近年來,人們對高分子表面活性劑的研究越來越重視,特別是從分子設計的角度出發(fā),合成了一些特殊結構(梳型､星型等)的高分子表面活性劑。為此我們在采用馬來酸酐與苯乙烯共聚,然后與平平加反應制得一類具有陰離子與非離子的兩性新型高分子表面活性劑的基礎上,利用壬基酚聚氧乙烯醚代替平平加合成了第二種高分子表面活性劑,并考察了它對石臘烴類乳液的穩(wěn)定效果。結果表明應用這種新型高分子表面活性劑比用聚羧酸陰離子高分子表面活性劑與壬基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑復配乳液的穩(wěn)定效果更佳。
1 實驗部分
1.1 原料
苯乙烯:北京福星化工廠,分析純;
馬萊酸酐:上海化學試劑總廠,化學純;
壬基酚聚氧乙烯醚(9):北京合成化學廠,化學純;
過氧化苯甲酰:化學純,上海中利化工廠。
1.2 聚合反應
在裝有冷凝管､攪拌及滴液漏斗的反應瓶中,加入甲苯通氮氣,再加入部分苯乙烯,馬來酸酐,然后升溫至所需溫度并加入引發(fā)劑過氧化苯甲酰,反應開始后停止加熱,逐漸滴入余下的苯乙烯及馬來酸酐(注意保持恒溫),滴加完后繼續(xù)反應 30min.
1.3 酯化反應
在上述反應液的一半中加入壬基酚聚氧乙烯醚(將水除凈),調(diào)整至所需溫度,反應4小時后停止,減壓除去甲苯,加入去離子水,加熱攪拌,冷卻至室溫,NaOH 調(diào)節(jié) pH 值至7左右。
1.4 水解反應
為了做對比實驗,將1.2 中的另一半直接加部分蒸餾水,升溫至90℃,反應2小時,減壓除去甲苯再加部分蒸餾水,用NaOH 調(diào)整pH 值至7左右。
1.5 粘度的測定
將被測液放入旋轉粘度計的料液槽中,選擇合適的轉子恒溫至某一溫度后,開啟轉子,由讀數(shù)盤讀出該溫度下的粘度。
1.6 水包油類乳液的配制
將 4.0g 產(chǎn)物(固含量)加入 60ml 蒸餾水中,加熱攪拌溶解,補加蒸餾水至 80.0g,冷卻至室溫,加入 15.0g 液體石臘,高速攪拌(5000 轉/min)30min。作為對比,將 1.4 中制得的產(chǎn)物與壬基酚聚氧乙烯醚復配,按同樣的方法配制乳液。
1.7 乳液穩(wěn)定性測試
用 10ml 刻度離心管取出 10ml 乳液,用離心機進行破乳,離心機轉速為 3000 轉/min,處理5min 后,測定乳化層的體積 V,乳液穩(wěn)定性由下式確定:
乳液穩(wěn)定性=V/10
2 結果與討論
2.1 聚合溫度對產(chǎn)品性能的影響
由于溫度對苯乙烯和馬來酸酐的共聚反應影響較大,估計會對最終產(chǎn)品的性能影響較大,因此先考察不同溫度下聚合對產(chǎn)品性能的影響,其結果如表 1。
引發(fā)劑為過氧化苯甲酰,用量1.5%,乳液為液體石臘配制(下同)。
實驗表明:隨聚合溫度的升高,所配制的乳液粘度和穩(wěn)定性都下降,這是因為隨溫度升高,苯乙烯與馬來酸酐無規(guī)共聚的比例升高,使最后生成的高分子表面活性劑結構不規(guī)整之故。
2.2 單體配比對乳液穩(wěn)定性的影響
從表 2 可以看出:隨單體苯乙烯的用量增加,乳液穩(wěn)定性粘度開始增加,當達到最大值后又下降,這是因為苯乙烯用量少,產(chǎn)物水溶性過大,因而乳化力差,而苯乙烯用量過大,產(chǎn)物水溶性過小,對乳液穩(wěn)定性也不利。
2.3 引發(fā)劑用量對產(chǎn)品性能的影響
從上表可知:引發(fā)劑用量增加,乳液穩(wěn)定性增加,達到最大值后,繼續(xù)增加引發(fā)劑用量,乳液穩(wěn)定性略有減少,這可能是引發(fā)劑用量少,有部分單體聚合不完全,引發(fā)劑用量達到一定值后,繼續(xù)增加會使聚合物平均分子量下降,因此乳液穩(wěn)定性略有下降趨勢。
2.4 引發(fā)體系對產(chǎn)品性能的影響
我們考慮到聚合溫度低,引發(fā)劑分解速度慢,聚合物分子量分布會變寬,所以考慮利用氧化—還原引發(fā)體系進行反應,結果如表 4。
注:氧化還原體系為過氧化苯甲酰與 N,N 一二甲基苯胺,配比為等摩爾,總用量為單體總量的 2.0%。
結果表明:在較低溫度下,氧化還原體系效果優(yōu)于單一體系,但溫度過低產(chǎn)品性能也要下降。
2.5 酯化溫度對產(chǎn)品性能的影響
從表 5 得知酯化溫度升高,乳液粘度及穩(wěn)定性增加。達到 90℃以后,再增加溫度,則乳液穩(wěn)定性變化不大,這說明溫度低酯化不完全。達到 90℃以后,酯化基本完全,再升高溫度對酯化反應的影響不大。
2.6 與復配體系的比較
用壬基酚聚氧乙烯醚與1.4 步驟合成的產(chǎn)物復配(用量比為 1∶1),并按前述同樣的方法配制乳液,與復配體系進行比較,結果如表 6。
結果表明合成體系的增粘性能和對乳液的穩(wěn)定性優(yōu)于復配體系。同時,我們將該產(chǎn)品與傳統(tǒng)高分子表面活性劑如聚丙烯酸鈉比較,發(fā)現(xiàn)它對乳液的穩(wěn)定性大大優(yōu)于聚丙烯酸鈉。
3 結 論
本研究將壬基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑引入高分子鏈中,獲得了一類新型､廉價的高分子兩性表面活性劑。其乳化和增稠能力優(yōu)于兩種物質(zhì)直接復配的體系,對乳液的穩(wěn)定性優(yōu)于聚丙烯酸鈉,說明該類高分子表面活性劑是一類很有發(fā)展前景的表面活性劑。
參 考 文 獻:
[1] 曹亞,李惠林,徐僖.羧甲基纖維素系列高分子表面活性劑超聲合成的研究[J].高等學校化學學報,1997(6):985-989.
[2] 徐堅.高分子表面活性劑的分子設計[J].高分子通報,1997(2):90-94,121.
[3] 毛逢銀,劉德榮.共聚馬來酸酐平平加酯鹽類高分子表面活性劑的合成及特性[J].日用化學品科學,2000(增刊):84-86.
