陽離子可聚合大分子表面活性劑的制備、性能及應(yīng)用.pdf

1、催化鏈轉(zhuǎn)移聚合法可使聚合物生成末端雙鍵，利用這個特點(diǎn)可進(jìn)行分子設(shè)計。首先可通過催化鏈轉(zhuǎn)移聚合制備親水鏈段，再將其作為大單體與親油單體一起通過催化鏈轉(zhuǎn)移聚合法制備含末端雙鍵的大分子表面活性劑。本文通過催化鏈轉(zhuǎn)移聚合法制備了CSF、BSF各ASF三系列的可聚合嵌段大分子表面活性劑，然后應(yīng)用到WPUA聚合中，考查表面活性劑對乳液及乳膠膜相關(guān)性能的影響，本文主要研究如下：
　?。?）以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）為親水單體，以不同側(cè)鏈長

2、度的甲基丙烯酸烷基酯類為疏水單體，以2,2-偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，以鈷II肟氟化硼絡(luò)合物（CoBF）為催化劑，通過催化鏈轉(zhuǎn)移法（CCTP）制備出了CSF系列表面活性劑。將其與通過常規(guī)自由基聚合制備的無規(guī)結(jié)構(gòu)SF-CO表面活性劑進(jìn)行對比分析。核磁共振（1H-NMR）及紅外光譜（FT-IR）證實(shí)了末端雙鍵的存在。凝膠滲透色譜（GPC）測試表明，隨著 CSF中疏水單體側(cè)鏈碳原子數(shù)從1增至12，CSF分子量從2×103增加到4×10

3、3，多分散系數(shù)（PDI）從1.2增至1.7；而SF-CO分子量為1.25×104，PDI指數(shù)為1.93，證明催化鏈轉(zhuǎn)移法能有效降低分子量和PDI指數(shù)。熱重分析表明CSF熱分解時出現(xiàn)雙鍵失重速率峰，且熱穩(wěn)定性低于SF-CO。CSF最低表面張力先減小后增大，其中 CSF4溶液的最低表面張力（γCMC）可低至33.27mN/m，臨界膠束濃度（CMC）依次從0.31g/L減小至0.19g/L，而SF-CO的γCMC為37.36mN/m，CMC為

4、0.16g/L，表明CSF比SF-CO表面活性更佳。聚合物粒徑先減小后增加。透射電鏡（TEM）顯示SF-CO、CSF4和CSF8分別為網(wǎng)狀、蠕蟲狀及球形膠束。
　?。?）以甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DM）為親水性單體，以甲基丙烯酸丁酯（BMA）親油性單體，制備了不同親油親水比例的BSF可聚合嵌段大分子表面活性劑。1H-NMR及FT-IR證實(shí)了末端雙鍵的存在。GPC測試表明，隨著親油單體BMA含量增加，分子量從1.8×103增至3.6×

5、103，PDI從1.26增至1.55。表面張力先減小后增大，BSF4的γCMC可低至32.12mN/m，而CMC從0.51g/L依次減小至0.19g/L。聚合物粒徑先減小后增加，BSF4粒徑最小為86.7nm。TEM顯示BSF1與BSF4分別為囊泡狀與球狀膠束。
　　（3）以甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DM）和丙烯酰胺（AM）為親水性單體，以甲基丙烯酸丁酯（BMA）疏水單體，制備不同AM含量的ASF可聚合嵌段大分子表面活性劑。1H-NM

6、R及FT-IR證實(shí)了末端雙鍵的存在。GPC測試表明，隨著AM含量的增加，ASF分子量從3.3×103增至5.2×103，PDI從1.47增至1.76；ASF表面張力依次增大，其中ASF1的γCMC和CMC分別可低至31.87mN/m和0.21g/L。聚合物粒徑依次增加，ASF3粒徑最小為72.2nm。TEM顯示ASF3為球狀膠束。
　?。?）將CSF、BSF、ASF三系列表面活性劑及SF-CO應(yīng)用到聚氨酯/聚丙烯酸樹脂（WPUA）

7、乳液聚合中，相反轉(zhuǎn)測試表明加入CSF4、BSF4和ASF3的預(yù)乳液（PU-A）相反轉(zhuǎn)點(diǎn)（PIP）含水量最低，分別為43％、38%和30%，其對應(yīng)的WPUA固含量也最高，分別為40%、42%和43%，由于表面活性劑在相反轉(zhuǎn)過程時會定向排列在油水界面上，從而形成了較強(qiáng)的界面膜，因此具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)的表面活性劑于 PIP點(diǎn)的提早到來；加入 SF-CO的PU-A相反轉(zhuǎn)點(diǎn)（PIP）含水量最大為68%，固含量為25%。粒徑測試表明，WPUA-CSF4、

8、WPUA-BSF4、WPUA-ASF3粒徑最??；TEM表明WPUA-SF-CO乳液分散性差于WPUA-CSF、WPUA-BSF及WPUA-ASF。流變測試表明，WPUA-CSF4、WPUA-BSF5和WPUA-ASF3乳液tanδ隨著震蕩頻率增高變化不大，乳液表現(xiàn)為粘性行為；WPUA-SF-CO乳液tanδ隨著震蕩頻率增高而減小，乳液從粘性行為向彈性行為轉(zhuǎn)變。
　　（5）全反射紅外（ATR-FT-IR）測試表明，WPUA-CSF4

9、乳膠膜中基團(tuán)分布均勻，WPUA-SF-CO基團(tuán)分布不均；原子力顯微鏡（AFM）表明， WPUA-CSF4膜浸水前后膜表面形貌差別較小，而WPUA-SF-CO膜浸水表面前后形貌差別較大，表明可聚合大分子表面活性在成膜時能防止向膜表面遷移。力學(xué)性能分析表明，WPUA-CSF4力學(xué)性能優(yōu)于WPUA-SF-CO。吸水率結(jié)果顯示，WPUA-CSF8、WPUA-BSF4和WPUA-ASF2吸水率最低，分別為8.6%、7.3%和6.5%，接觸角最大分