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本文以环氧苯乙烷(SO)为单体,合成了一类“阴离子-非离子”两性高分子。包括不同分子量及不同磺化度的均聚环氧苯乙烷磺酸聚醚(SPSO),和与缩水甘油正丁基醚(BGE)聚合而成的不同组成比及不同磺化度的共聚环氧苯乙烷磺酸聚醚(SPSOBGE),重点考察了磺酸聚醚浓度、磺化度、分子量及组成对聚合物水溶液表面性能的影响。
1.单体的精制及表征:
采用减压蒸馏的方法,提纯环氧苯乙烷(SO)单体和缩水甘油正丁基醚(BGE)单体。用NMR进行了表征。
2.聚环氧苯乙烷磺酸聚醚的合成与表征:
以KOH聚合环氧苯乙烷和缩水甘油正丁基醚,得到一系列不同分子量和组成的均聚和共聚聚醚。采用浓硫酸直接磺化聚醚预聚体,进而用NaOH中和,分离提纯后分别得到了均聚和共聚磺酸聚醚。通过VPO、红外、核磁对聚合物结构进行了表征,重点探讨了催化剂的用量对聚合物分子量和聚合物产率的影响,浓硫酸用量对磺化度的影响,以及共聚单体投料比对共聚物组成的影响。结果表明:通过改变引发剂用量、浓硫酸用量以及共聚单体的比例可以有效地控制磺酸聚醚的结构。同时在环氧苯乙烷磺酸聚醚中,还发现了饱和主链被磺化的现象。
3.聚环氧苯乙烷磺酸聚醚水溶液的性能研究:
①聚环氧苯乙烷磺酸聚醚水溶液的动态表面张力研究SPSO和SPOBGE水溶液浓度的增高,磺化度的适当提高,分子量的减小以及共聚聚醚疏水基团的增加都有利于聚环氧苯乙烷磺酸聚醚水溶液的。DST曲线降低,表面活性的增大;相对主链未被磺化的SPPGE和SPBzGE,SPSO表面活性明显更强。用Word-Tordai方程和Liggieri修正方程对不同浓度、不同磺化度、不同分子量的均聚和共聚磺酸聚醚DST数据进行分析,得出SPSO和SPSOBGE的扩散系数都是随溶液的浓度增大而减小;低分子量,磺化度的增大,有利于SPSO的扩散,共聚中,提高磺化度有利于分子的扩散;SPSO在吸附后期较SPPGE和SPBzGE趋于表面张力平衡的速度更快。SPSOBGE的扩散系数大于SPSO,且随着BGE组分的增加而增大。
②聚环氧苯乙烷磺酸聚醚水溶液的CMC及平衡表面张力研究:
用Gibbs方程处理磺酸聚醚的CMC曲线图,结果表明,随着温度的升高,聚环氧苯乙烷磺酸聚醚溶液的CMC略有降低,表面最大吸附量降低,分子截面积变大;分子量最小的磺酸聚醚溶液CMC值最小;SPSO的CMC值明显地低于SPPGE和SPBzGE,溶液γcmc和γmin值较小,拥有更强的表面活性。SPSOBGE的CMC值低于SPSO,且分子截面积较小。
③溶解、分散、泡沫性能:
聚环氧苯乙烷磺酸聚醚在水中的溶解性能良好;环氧苯乙烷系列的磺酸聚醚因为主链上也接有磺酸基团,分散性能比C12LAS好,且远优于SPBGE和SPBzGE;同时此类磺酸聚醚的起泡性也远远大于SPBGE和SPBzGE,而其中SPSOBGE因为BGE疏水基团的加入使得溶液的泡沫稳定性优于SPSO。