幾種高分子表面活性劑的制備及性能研究.pdf

1、高分子表面活性劑是特種表面活性劑中重要的品種，它具有低分子表面活性劑所沒(méi)有的一些特性，如良好的分散力、凝聚力、穩(wěn)泡力、乳化和增稠力，其中的許多應(yīng)用是低分子表面活性劑難以替代的；兼具有良好的保護(hù)膠體和增溶能力，優(yōu)良的成膜性及粘附性能。因此在石油開(kāi)采、涂料工業(yè)、醫(yī)藥、化妝品、蛋白質(zhì)等領(lǐng)域中有巨大的應(yīng)用前景。
　　 本論文采用自由基聚合的工藝合成兩種氟碳表面活性劑和膦基聚馬來(lái)酸高分子水處理劑。其中無(wú)皂乳液聚合工藝是目前熱門研究的聚合方

2、法之一，本論文對(duì)聚合工藝的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討研究；而合成的膦基聚馬來(lái)酸水處理劑具有阻垢緩蝕的雙重優(yōu)越性能。具體工作如下：
　　 本論文以原料丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)、氯丙烯(AC)無(wú)皂聚合合成了一種含氟丙烯酸酯高分子表面活性劑，通過(guò)FT-IR、DSC、GPC及攝像顯微鏡技術(shù)對(duì)該含氟高分子表面活性劑的結(jié)構(gòu)和膠粒形貌進(jìn)行表征，乳液顆粒呈較好的單分散狀態(tài)，乳膠粒徑為0.273μm?？疾炝司酆瞎に囅嚓P(guān)的反應(yīng)影

3、響因素，得到最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間4h的條件下，采用(NH4)2S2O8-Na2SO3這一氧化還原體系進(jìn)行無(wú)皂乳液聚合，轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90％。測(cè)得含氟丙烯酸酯高分子表面活性劑的最低表面張力分別為46.4mN/m；臨界膠束濃度分別為7.0x10-3g/L；特性黏度分別為0.6272L/g。同時(shí)含氟高分子表面活性劑與無(wú)機(jī)鹽NaCl復(fù)配，對(duì)其降低表面張力的能力稍有提高，但不太明顯。含氟高分子表面活性劑發(fā)泡能力較弱，但泡沫穩(wěn)定性

4、較好。結(jié)構(gòu)中由于C-F鍵引入，使得乳膠膜的耐水性能顯著提高，對(duì)水的接觸角值由30.12°增加到66.53°，使聚合物乳膠膜的性能得到改進(jìn)，表面能由64.18mJ/m2下降到38.37mJ/m2。
　　 本論文同時(shí)進(jìn)一步研究該無(wú)皂反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，得出AA/TFEMA/AC含氟高分子表面活性劑的無(wú)皂乳液共聚反應(yīng)速度隨著AA摩爾分?jǐn)?shù)、單體濃度、引發(fā)劑濃度和溫度的增加而加快，其中動(dòng)力學(xué)方程為Rp=kp[M]0.48[I]0.54，該體

5、系的表現(xiàn)活化能Ea為91.742kJ/mol，由聚合速率方程可知引發(fā)劑用量對(duì)該體系的影響效果更大。
　　 本論文在合成的含氟丙烯酸酯高分子表面活性劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行了季銨化反應(yīng)進(jìn)一步合成了高分子兩性氟碳表面活性劑。通過(guò)FT-IR對(duì)該含氟高分子表面活性劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。測(cè)得高分子兩性氟碳表面活性劑等電點(diǎn)在pH4.5～7.5，臨界膠束濃度為4.0×10-2 g/L，最低表面張力為59.1 mN/m。高分子兩性氟碳表面活性劑含強(qiáng)堿性N原子

6、，pH對(duì)表面活性劑的臨界膠束濃度有一定影響，但對(duì)泡沫性能影響不大。表面活性劑具有不錯(cuò)的緩蝕效果，通過(guò)SEM可以看出效果明顯，添加30mg/L，該表面活性劑就能達(dá)到95％的緩蝕率。
　　 本論文在適宜條件下合成的膦基聚馬來(lái)酸是棕紅色透明液體。測(cè)得溶液相對(duì)密度1.164、pH值為2.2、聚合物分子中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1.092％，聚合物分子量超過(guò)800。分子結(jié)構(gòu)中膦酸亞基的引入使在同等條件下其阻垢性能優(yōu)于聚馬來(lái)酸。有機(jī)膦酸是一種陰極型緩