近年来,人们对高分子表面活性剂的研究越来越重视,特别是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。为此我们在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的基础上,利用壬基酚聚氧乙烯醚代替平平加合成了第二种高分子表面活性剂,并考察了它对石腊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聚羧酸阴离子高分子表面活性剂与壬基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂复配乳液的稳定效果更佳。
1 实验部分
1.1 原料
苯乙烯:北京福星化工厂,分析纯;
马莱酸酐:上海化学试剂总厂,化学纯;
壬基酚聚氧乙烯醚(9):北京合成化学厂,化学纯;
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壬基酚聚氧乙烯醚(将水除净),调整至所需温度,反应4小时后停止,减压除去甲苯,加入去离子水,加热搅拌,冷却至室温,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2小时,减压除去甲苯再加部分蒸馏水,用NaOH 调整pH 值至7左右。
1.5 粘度的测定
将被测液放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 产物(固含量)加入 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(5000 转/min)30min。作为对比,将 1.4 中制得的产物与壬基酚聚氧乙烯醚复配,按同样的方法配制乳液。
1.7 乳液稳定性测试
用 10ml 刻度离心管取出 10ml 乳液,用离心机进行破乳,离心机转速为 3000 转/min,处理5min 后,测定乳化层的体积 V,乳液稳定性由下式确定:
乳液稳定性=V/10
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较大,因此先考察不同温度下聚合对产品性能的影响,其结果如表 1。
引发剂为过氧化苯甲酰,用量1.5%,乳液为液体石腊配制(下同)。
实验表明:随聚合温度的升高,所配制的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
从表 2 可以看出:随单体苯乙烯的用量增加,乳液稳定性粘度开始增加,当达到最大值后又下降,这是因为苯乙烯用量少,产物水溶性过大,因而乳化力差,而苯乙烯用量过大,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
从上表可知: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,乳液稳定性略有减少,这可能是引发剂用量少,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分子量下降,因此乳液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,聚合物分子量分布会变宽,所以考虑利用氧化—还原引发体系进行反应,结果如表 4。
注:氧化还原体系为过氧化苯甲酰与 N,N 一二甲基苯胺,配比为等摩尔,总用量为单体总量的 2.0%。
结果表明:在较低温度下,氧化还原体系效果优于单一体系,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
从表 5 得知酯化温度升高,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。达到 90℃以后,酯化基本完全,再升高温度对酯化反应的影响不大。
2.6 与复配体系的比较
用壬基酚聚氧乙烯醚与1.4 步骤合成的产物复配(用量比为 1∶1),并按前述同样的方法配制乳液,与复配体系进行比较,结果如表 6。
结果表明合成体系的增粘性能和对乳液的稳定性优于复配体系。同时,我们将该产品与传统高分子表面活性剂如聚丙烯酸钠比较,发现它对乳液的稳定性大大优于聚丙烯酸钠。
3 结 论
本研究将壬基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂引入高分子链中,获得了一类新型､廉价的高分子两性表面活性剂。其乳化和增稠能力优于两种物质直接复配的体系,对乳液的稳定性优于聚丙烯酸钠,说明该类高分子表面活性剂是一类很有发展前景的表面活性剂。
参 考 文 献:
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