磺酸聚醚型高分子表面活性剂的合成、表征及性能研究

摘要

本文以聚缩水甘油苄基醚为预聚体,设计合成了新型磺酸聚醚型高分子表面活性剂。研究了不同分子量,不同磺化度,不同组成的磺酸聚醚,并探讨了磺酸聚醚型表面活性剂在水溶液中的吸附控制过程,重点考察了组成,浓度,分子量,磺化度对吸附过程的影响。 1 单体的精制及表征采用减压蒸馏,提纯了缩水甘油苄基醚(BzGE)和缩水甘油丁基醚(BGE)单体,并用红外和核磁共振对单体进行了表征。 2 磺酸聚醚的合成与表征以氢氧化钾引发聚合了缩水甘油苄基醚和缩水甘油丁基醚,得到了不同分子量、不同组成的聚醚预聚体。用IR、NMR和VPO对聚醚预聚体进行了表征和归属,重点研究了聚醚的NMR波峰归属和均聚聚醚的聚合统计动力学分布。然后使用浓硫酸对聚醚预聚体进行了磺化,得到不同磺化度的磺酸聚醚,并用IR、NMR对磺酸聚醚进行了表征。结果表明：使用不同的单体与引发剂比例,可以得到不同分子量的均聚醚,控制不同的加料比,可以得到不同组成的共聚聚醚预聚体；均聚聚醚的聚合动力学符合一级Markov统计分布,链段平均长度为0.9838,全同与间同异构体的平均链段长度分别为nm=1.673和nr=2.28;共聚聚醚为AB型嵌段聚合物,BzGE的阴离子反应活性大于BGE。随着磺化剂用量的不同可以得到不同磺化度的磺酸聚醚,随着磺化剂用量的加大,磺酸聚醚的磺化度同样也增大。 3 磺酸聚醚结构与性能之间的关系对磺酸聚醚水溶液的动态表面张力进行了研究,实验结果表明磺酸聚醚具有强的表面张力时间效应。本文还研究了磺酸聚醚溶液组成,浓度,分子量,磺化度,温度对动态表面性能的影响,并且应用Word-Tordai方程对磺酸聚醚动态表面性能进行了研究,结果表明:BGE链段的增加,浓度增加,分子量的减小,磺化度的降低,温度的升高都有利于动态表面性能的提高。在吸附过程中,发现磺酸聚醚的扩散系数发生较大的变化,表明吸附动力学发生了改变,进一步计算出不同温度,不同组成磺酸聚醚的扩散系数(D)和吸附势垒(Ea)。 对磺酸聚醚水溶液的平衡表面张力进行研究,研究发现磺酸聚醚的临界胶束浓度(CMC),与分子量有关,分子量低,CMC值较小,进一步用Gibbs方程计算了不同温度下磺酸聚醚的表面吸附量(г)和分子截面积(A);对比均聚磺酸聚醚与共聚磺酸聚醚的平衡表面性能,发现引入BGE链段越多,越有利于表面张力的下降和分子截面积减小。磺酸聚醚在水溶液中溶解性良好；水溶液的起泡性和泡沫稳定性较低,随着分子量的增加和BGE链段的增加,起泡性和泡沫稳定性增加；钙皂分散力比C12LAS低,但在分散稳定性上要优于十二烷基苯磺酸钠(C12LAS),随着分子量、磺化度和BGE链段的增加其分散性能逐渐增加。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1前言

2高分子表面活性剂的分类

2.1按来源分类

2.2按离子类型分类

2.3按结构分类

3聚醚类高分子的合成

3.1嵌段型高分子表面活性剂的合成

3.2接枝型高分子表面活性剂的合成

3.3无规型高分子表面活性剂的合成

4高分子表面活性剂溶液的基本性质

4.1表面张力及临界胶束浓度

4.2胶束性质

4.3分散性

4.4增稠性

4.5絮凝性

4.6乳化性

5高分子表面活性剂的应用

5.1在高性能混凝土中的应用

5.2在采油工程中的应用

5.3在水处理中的应用

5.4在造纸工业中的应用

6高分子表面活性剂的研究进展

7选题的目的和意义

第二章实验部分

1实验原料

2试样的合成

2.1 合成路线

2.2聚醚预聚体的合成

2.3磺酸聚醚的合成

2.4磺酸聚醚的分离

3试样的表征

3.1结构表征

3.2性能测定

第三章结果与讨论

1合成与表征

1.1单体的精制与表征

1.2聚醚预聚体的合成与表征

1.3磺酸聚醚的合成及表征

1.4小结

2磺酸聚醚的性能测定

2.1磺酸聚醚溶液DST的研究

2.2表面张力及临界胶束浓度CMC

2.3其它性质

2.4小结

结论

参考文献

就读硕士研究生期间发表的学术论文

致谢