PEG接枝聚羧酸系高分子化合物的合成与应用研究

摘要

PEG接枝聚羧酸系高分子化合物是近年来研究的热点之一，目前主要应用于混凝土减水剂，我国在该方面的研究处于起步阶段。本研究采用二步法合成PEG接枝聚羧酸系高分子化合物，并将其分别应用作混凝土减水剂和皮革复鞣剂，对其应用性能及作用机理进行了分析。 对丙烯酸聚乙二醇酯不饱和大分子单体合成过程中酯化反应产率的测定方法进行了研究，并通过对比确定了目前应用的滴定体系的优缺点，设计并得到最优的酸碱滴定体系。对影响丙烯酸聚乙二醇酯不饱和大分子单体合成反应产率的主要因素分别进行了讨论，并得到不同反应条件下产率随时间变化曲线。以傅立叶红外(FTIR)对反应产物结构进行分析。 滴定体系分析实验结果表明，采用以去离子水作为溶剂，以一定浓度的氢氧化钾水溶液进行滴定的滴定方法具有实验准备工作较易进行，终点颜色变化明显，容易判断，测定精度较高等优点。合成实验显示，较高的反应温度、较大的催化剂用量有利于酯化反应的进行，PEG相对分子质量越大，酯化反应越难进行。产物结构分析结果显示，酯化反应成功的进行了。 共聚合成PEG接枝聚羧酸系高分子化合物型减水剂，采用单因素实验对影响反应产物应用性能的主要因素(单体配比、引发剂用量、侧基相对分子质量等)进行了讨论，在单因素实验的基础上进行正交实验设计，得到最佳合成工艺。采用凝胶渗透色谱(GPC)等分析手段对产物结构进行分析。采用ζ电位仪、表面张力测定仪等分析手段对PEG接枝聚羧酸系高分子化合物减水剂的作用机理进行了分析讨论。 结果表明，PEG接枝聚羧酸系高分子化合物减水剂的最佳合成配方为：反应单体为丙烯酸(AA)、PEG800、烯丙基磺酸钠，引发剂为过硫酸铵，用量为不饱和单体质量的5％，滴加温度60℃，聚合反应温度75℃。应用结果表明，产物具有良好的减水分散效果。ζ电位分析结果表明，产物吸附性良好，静电斥力及空间位阻是分散性能良好的主要原因。 依照皮革化学品的特点对产物分子结构进行设计，合成PEG接枝聚羧酸系高分子化合物型丙烯酸树脂复鞣剂。采用凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶红外(FTIR)等分析手段对产物结构进行分析。将PEG接枝聚羧酸系高分子化合物复鞣剂应用于酸皮的鞣制，通过对酸皮收缩温度(Ts)的测定确定其鞣制效果。分别将产物单独用于复鞣及与铬鞣剂结合复鞣，对成革的物理机械性能及感官性能进行评定，考察其在皮革复鞣中的应用效果。结合皮革复鞣及阴离子染料上染理论，对此类复鞣剂与皮革纤维、染料分子的作用机理进行了探讨。结果表明，PEG接枝聚羧酸系高分子化合物复鞣剂的合成配方为：反应单体为丙烯酸(AA)、PEG400，丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵，用量为不饱和单体质量的1％，滴加及聚合反应温度为65℃。应用实验结果表明，产物具有一定的鞣制性能、良好的选择填充效果以及对阴离子染料的助染效果，是一种助染自鞣填充型丙烯酸复鞣剂。结构分析表明，独特的分子结构是其具有良好应用性能的主要原因。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

1文献综述

1.1表面活性剂

1.1.1表面张力

1.1.2表面活性剂的结构与性质

1.1.3表面活性剂的分类

1.1.4表面活性剂的作用

1.2超分散剂

1.2.1减水剂

1.2.2 PEG接枝聚羧酸系高分子化合物超分散剂

1.3复鞣剂

1.3.1复鞣

1.3.2丙烯酸树脂复鞣剂及其发展状况

1.3.3丙烯酸树脂复鞣剂的性能

1.3.4水溶液型丙烯酸树脂复鞣剂

1.3.5存在的问题

1.4本课题的提出

1.4.1研究内容

1.4.2研究的目的及意义

1.4.3预期成果

2合成实验

2.1主要原料及仪器设备

2.1.1主要化学试剂

2.1.2主要实验仪器

2.2丙烯酸聚乙二醇酯的合成

2.2.1丙烯酸聚乙二醇酯的合成方法

2.2.2酯化反应的影响因素

2.2.3分析检测

2.3高分子分散剂的合成

2.3.1分散剂的共聚合成方法

2.3.2影响因素讨论

2.3.3性能及结构表征

2.4复鞣剂的合成

2.4.1复鞣剂的共聚合成方法

2.4.2影响因素讨论

2.4.3性能及结构表征

2.5结果与讨论

2.5.1丙烯酸聚乙二醇酯合成结果分析

2.5.2分散剂合成结果分析

2.5.3复鞣剂合成结果分析

3分散剂的应用性能

3.1试验原料

3.2仪器设备

3.3分析检测

3.3.1分散剂各项理化指标检测

3.3.2水泥净浆凝结时间检测方法

3.3.3混凝土实验

3.3.4分散剂表面张力检测方法

3.3.5 ξ电位检测方法

3.4结果与讨论

3.4.1分散剂各项理化指标

3.4.2减水剂应用试验结果

3.4.3作用机理探讨

4复鞣剂的应用性能

4.1试验原料

4.2仪器设备

4.3皮革应用试验工艺

4.3.1酸皮鞣制工艺

4.3.2单独复鞣工艺

4.3.3结合复鞣工艺

4.4应用实验方案

4.5分析检测

4.5.1复鞣剂各项理化指标检测

4.5.2收缩温度的测定

4.5.3成革各项物性指标检测

4.6结果与讨论

4.6.1复鞣剂各项理化指标

4.6.2酸皮鞣制中的应用效果

4.6.3蓝湿皮复鞣中的应用效果

4.6.4作用机理探讨

5结论

6创新之处

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文目录及参加的科研项目