香豆素标记共聚物的合成及其性能研究

摘要

随着循环冷却水系统加药技术的不断发展，如何精确地测定由于水量变化和药剂的降解或分解造成的浓度变化，实现自动补充药剂，一直是国内外水处理工作者和研究人员追求的目标之一。示踪型水处理剂避免了传统加药方式中因加药不及时造成的腐蚀、结垢等问题或加药过多而造成的资源浪费，实现了水处理药剂的在线分析和自动加药。同时，随着生活质量的提高，舒适、清爽的棉类浅色衣物和纺织品更受人们的青睐，如何使织物获得高效、稳定的荧光增白，这也成为长期以来研究的热点。由于香豆素类化合物在可见光区范围内具有很强的荧光性、荧光量子产率高、光化学稳定性好等优点，很好地解决了以上问题，这具有重要的现实意义。本文以3-氨基酚和乙酰乙酸乙酯为初始原料，经过两步反应得到一种新的香豆素荧光单体N-（4-甲基-1，2-苯并吡喃酮-7-基）丙烯酰胺(FM)。
　　通过自由基共聚机理，以过硫酸铵为引发剂，异丙醇为链转移剂，将FM与丙烯酸（AA）（单体配比为1∶5）共聚制备了一种新型示踪型阻垢剂FM-AA。荧光性能和阻垢性能测试结果表明，FM-AA的荧光强度与质量浓度呈良好线性关系，线性相关系数为0.97021，检测下限为1.2×10-3mg/L;对碳酸钙垢沉积有较好的抑制作用，用药量为20 mg/L时，对碳酸钙的阻垢率为81.3％;通过SEM观察发现，对碳酸钙垢既有较强的分散作用又具有显著的晶格畸变作用。
　　以过硫酸铵为引发剂，异丙醇为链转移剂，将FM与丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚制备了一种新型示踪型阻垢剂FM-AA-AMPS。荧光性能和阻垢性能测试结果表明，FM-AA-AMPS的荧光强度与质量浓度呈良好线性关系，线性相关系数为0.98783，检测下限为1.0×10-2mg/L;用药量为20mg/L时，对碳酸钙的阻垢率为86.9％，且具有良好的分散氧化铁性能;SEM和XRD分析表明，其很好的抑制了碳酸钙垢的生长，所形成的是方解石、球霰石和文石的混合物。
　　以过硫酸铵为引发剂，异丙醇为链转移剂，将FM与丙烯酸（AA）（单体配比为4∶1）共聚制备了一种新型荧光增白聚合物FM-AA'。荧光性能测试结果表明，FM-AA'荧光强度与质量浓度呈良好线性关系，线性相关系数为0.99803，检测下限为9.4×10-2mg/L;在洗涤剂中的应用实验表明，织物经循环洗涤之后，具有明显的增白和耐光性;水溶液中FM-AA'与表面活性剂相互作用研究表明，这种相互作用与表面活性剂自身团簇化是一种竞争关系。
　　以过硫酸铵为引发剂，异丙醇为链转移剂，将FM与丙烯酸（AA）、烯丙基磺酸钠(SAS)共聚制备了一种新型荧光增白聚合物FM-AA-SAS。荧光性能测试结果表明，FM-AA-SAS的荧光强度与质量浓度呈良好线性关系，线性相关系数为0.97837，检测下限为1.4×10-2mg/L;在洗涤剂中的应用实验表明，织物经循环洗涤之后，具有明显的增白和耐光性;水溶液中FM-AA-SAS与表面活性剂相互作用研究表明，这种相互作用与表面活性剂自身团簇化是一种竞争关系。
　　本文合成的四种聚合物，在低浓度的范围内，荧光强度与其质量浓度呈良好的线性关系，检测下限低。FM-AA和FM-AA-AMPS阻垢效率高，分散性能好，FM-AA'和FM-AA-SAS荧光增白性能强，稳定性好。它们均具有良好的应用前景和市场价值。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 荧光理论

1．2．1 荧光及其荧光光谱

1．2．2 荧光产生的条件以及影响因素

1．2．3 荧光增白作用

1．3 香豆素类化合物概述

1．3．1 香豆素类化合物的结构类型

1．3．2 香豆素类化合物的理化性质

1．3．3 香豆素类化合物的化学合成

1．3．4 香豆素类化合物的应用研究进展

1．4 阻垢剂简介

1．4．1 阻垢剂的分类

1．4．2 阻垢剂的作用机理

1．5 示踪型阻垢分散剂的研究进展

1．5．1 物理共混

1．5．2 聚合物改性

1．5．3 荧光单体共聚

1．6 研究意义、内容及创新

1．6．1 课题研究的目的及意义

1．6．2 课题研究的主要内容

1．6．3 课题研究的创新点

2 香豆素标记丙烯酸共聚物阻垢剂的制备与性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 合成原理

2．2．2 实验主要仪器

2．2．3 实验主要试剂

2．2．4 FM-AA的合成

2．2．5 FM-AA的表征

2．2．6 FM-AA光物理性能的测定

2．2．7 FM-AA阻垢性能测定

2．3 结果与讨论

2．3．1 荧光单体的红外光谱

2．3．2 荧光单体的核磁谱图

2．3．3 FM-AA的红外光谱解析

2．3．4 FM-AA的热分析

2．3．5 FM-AA的凝胶色谱分析

2．3．6 FM-AA的光学性能

2．3．7 FM-AA用量对阻垢性能的影响

2．4 本章小结

3 香豆素标记AA-AMPS共聚物的制备与性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 合成原理

3．2．2 实验主要仪器

3．2．3 实验主要试剂

3．2．4 FM-AA-AMPS的合成

3．2．5 FM-AA-AMPS的表征

3．2．6 FlVl-AA-AMPS光物理性能的测定

3．2．7 FM-AA-AMPs阻垢性能测定

3．2．8 分散氧化铁性能测定

3．2．9 碳酸钙垢样的分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 FM-AA-AMPS的红外光谱解析

3．3．2 FM-AA-AMPS的热分析

3．3．3 FM-AA-AMPS的分子量及其分布

3．3．4 FM-AA-AMPS的光学性能

3．3．5 FM-AA-AMPS的阻垢性能

3．3．6 FM-AA-\AMPS的分散氧化铁性能

3．3．7 碳酸钙垢样的分析

3．4 本章小结

4 香豆素标记丙烯酸荧光增白聚合物的制备与性能

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 合成原理

4．2．2 实验主要仪器

4．2．3 实验主要试剂

4．2．4 FM-AA’的合成

4．2．5 FM-AA’的表征

4．2．6 FM-AA’荧光性能的测定

4．2．7 FM-AA’在洗涤剂中的应用

4．2．8 FM-AA’对表面活性剂溶液表面化学性能的影响

4．2．9 光谱法研究FM-AA’与表面活性剂的相互作用

4．2．10 电导法研究FM-AA’与表面活性剂的相互作用

4．3 结果与讨论

4．3．1 FM-AA’的红外光谱解析

4．3．2 FM-AA’的荧光性能

4．3．3 FM-AA’在洗涤剂中的应用

4．3．4 表面张力的测定

4．3．5 紫外-可见吸收光谱的测定

4．3．6 电导率的测定

4．4 本章小结

5 香豆素标记AA-SAS荧光增白聚合物的制备与性能

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 合成原理

5．2．2 实验主要仪器

5．2．3 实验主要试剂

5．2．4 FM-AA-SAS的合成

5．2．5 FM-AA-SAS的表征

5．2．6 FM-AA-SAS荧光性能的测定

5．2．7 FM-AA-SAS在洗涤剂中的应用

5．2．8 FM-AA-SAS对表面活性剂溶液表面化学性能的影响

5．2．9 光谱法研究FM-AA-SAS与表面活性剂的相互作用

5．2．10 电导法研究FM-AA-SAS与表面活性剂的相互作用

5．3 结果与讨论

5．3．1 FM-AA-SAS的红外光谱解析

5．3．2 FM-AA-SAS的荧光性能

5．3．3 FM-AA-SAS在洗涤剂中的应用

5．3．4 表面张力的测定

5．3．5 紫外-可见吸收光谱的测定

5．3．6 电导率的测定

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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