表面活性剂的复配技术已广泛用于化妆品、洗涤、制药等行业中。两种或多种具有协同效应的表面活性剂复配,常常会带来单一品种表面活性剂所不具有的某些特性。如在乳液配制方面,往往采用低分子表面活性剂与高分子表面活性剂复配,这是考虑到低分子表面活性剂的表面张力低、乳化力强,而高分子表面活性剂增稠效果好等,两者复配可以大大提高乳液的稳定性。但是,近年来,人们从分子设计的角度出发,合成了一些特殊结构(梳型、星型等)的高分子表面活性剂,使其在界面定向排列能力增强,因此可望制得集乳化与增稠为一体的高分子表面活性剂。为此我们采用马来酸酐与苯乙烯共聚,然后与平平加反应,制得一类具有阴离子与非离子的两性新型高分子表面活性剂,并考察了它对石蜡烃类乳液的稳定效果。结果表明,应用这种新型高分子表面活性剂,比用同类聚羧酸阴离子高分子表面活性剂与平平加非离子表面活性剂复配,对乳液增稠和稳定效果更佳。
1实验部分
1.1 原料
苯乙烯:化学纯,上海化学试剂站;马来酸酐:化学纯,上海化学试剂总厂;平平加(Ｒ12ＥＯ10、Ｒ12ＥＯ20):ＥＯ后的数字表示-ＣＨ2ＣＨ2-Ｏ-的链节数,均为北京合成化学厂产品;过氧化苯甲酰,化学纯,上海中利化工厂。
1.2 聚合反应
在装有冷凝管、搅拌及滴液漏斗的反应瓶中,加入甲苯,通氮气,再加入部分苯乙烯、马来酸酐,然后升温至所需温度,并加入引发剂过氧化苯甲酰。反应开始后停止加热,逐渐滴入余下的苯乙烯及马来酸酐(注意保持恒温),滴加完后继续反应30ｍｉｎ。
1.3 酯化反应
在上述反应液的一半中加入平平加(将水除净),调整至所需温度,反应2ｈ后停止,减压除去甲苯,加入蒸馏水,加热搅拌混合均匀,冷却至室温,用ＮaＯＨ调节ｐＨ值至7左右。
1.4 水解反应
为了做对比实验,将1. 2中的另一半直接加部分蒸馏水,升温至90℃,反应2ｈ,减压除去甲苯,再加部分蒸馏水,用ＮａＯＨ调ｐＨ值至7左右。
1.5 粘度的测定
将被测液置入旋转粘度计的料液槽中,选择合适的转子,恒温至某一温度后,开启转子,由读数盘读出该温度下的粘度。
1. 6 水包油类乳液的配制
将4 0ｇ样品(固含量)溶于60ｍＬ蒸馏水中,加热搅拌溶解,补加蒸馏水至80 .0ｇ,冷却至室温,加入15. 0ｇ液体石腊,高速搅拌(5000ｒ/ｍｉｎ)30ｍｉｎ。作为对比,将1.4中制得的产物与平平加复配按同样的方法配制乳液。
1.7 乳液稳定性测试
将乳液置入离心管中,用离心机进行破乳,离心机转速为8800ｒ/ｍｉｎ,乳液稳定性好坏由破乳时间确定。
2结果与讨论
2. 1 聚合温度对产品性能的影响
由于温度对苯乙烯和马来酸酐的共聚反应影响较大,估计会对最终产品的性能影响也较大,因此先考察不同温度下聚合得到的产品对乳液粘度及稳定性的影响。结果见表1。
表1 聚合温度的变化对产品性能的影响
实验表明:随温度升高,乳液粘度和稳定性都下降,这是因为随温度升高,苯乙烯与马来酸酐无规共聚的比例升高,使最后生成的高分子表面活性剂结构不规整之故。
2.2 单体配比对乳液稳定性的影响
苯乙烯与马来酸酐的配比及平平加ＥＯ数对产品性能的影响见表2。
表2 苯乙烯与马来酸酐的配比对产品性能的影响
从表2可以看出,随单体苯乙烯用量的增加,乳液稳定性粘度开始增加,当达到一最大值后又下降。但最大值与平平加的ＥＯ数有关,这是因为苯乙烯用量少,ＥＯ数高,产物水溶性过大,因而乳化力差,而苯乙烯用量过大,ＥＯ数少,产物水溶性过小,对乳液稳定性也不利。
2.3 引发剂用量对产品性能的影响
引发剂用量对产品性能的影响见表3。
表3 引发剂用量对产品性能的影响
从表3可知,引发剂用量增加,乳液稳定性增加,达到最大值后,继续增加引发剂用量,乳液稳定性略有降低。这是因为引发剂量少,有部分单体聚合不完全,引发剂用量达到一定值后,继续增加会使聚合物平均相对分子质量下降,因此稳定性略有下降趋势。
2.4 引发体系对产品性能的影响
我们考虑到聚合温度低,引发剂分解速度慢,聚合物相对分子质量分布加宽,所以利用氧化还原引发体系进行了反应。结果见表4。
表4 不同引发体系对产品性能的影响
结果表明:氧化还原体系的效果优于单一体系,但温度过低产品性能也要下降。
2.5 酯化温度对产品性能的影响
酯化温度对产品性能的影响,见表5。
表5 酯化温度对产品性能的影响
从表5可知,酯化温度升高,乳液粘度及稳定性增加。达到90℃以后,再增加温度,则乳液稳定性变化不大,这说明温度低酯化不完全。在90℃以后,酯化基本完全,再升高温度影响不大。
2.6 与复配体系的比较
用平平加复配的乳液进行比较,结果如表6。
表6 与复配体系的比较结果
结果表明,合成体系中最优条件制得的产品,对增加乳液的粘度及稳定性明显优于复配体系。
3结论
本研究将平平加非离子表面活性剂引入高分子链中,获得了一种新型共聚马来酸酐平平加酯盐高分子两性表面活性剂。其对乳液的增粘和增稠能力优于两种物质直接复配的体系。
参考文献:
[1]曹亚,李惠林,徐僖.羟甲基纤维素系列高分子表面活性剂超声合成的研究[Ｊ].高等学校化学学报,1997(6):985-989.
