氧化苯乙烯聚合物的合成、磺化及表征

论文摘要

本文以氧化苯乙烯（SO）为单体,合成一系列的三乙醇胺盐离子液体及磺酸钠盐高分子表面活性剂。主要包括不同粘度、不同磺化度的聚氧化苯乙烯磺酸三乙醇胺盐和钠盐,和与缩水甘油丁基醚（BGE）、缩水甘油十二烷基醚（DGE）聚合得到不同结构、不同组成、不同粘度、不同磺化度的共聚氧化苯乙烯磺酸醚（SPSOBGE、SPSODGE）,重点考察了浓度、磺化度、粘度、结构、组成对聚合物磺酸醚水溶液表面性能的影响。1氧化苯乙烯聚合物磺酸盐的合成与表征以BF3、H2SO4、KOH为引发剂引发氧化苯乙烯聚合,得到一系列不同分子量和粘度的聚氧化苯乙烯磺酸三乙醇胺盐和钠盐,又以BF3引发氧化苯乙烯与缩水甘油丁基醚和缩水甘油十二烷基醚的共聚,采用浓H2SO4直接磺化氧化苯乙烯聚合物,进而以三乙醇胺和NaOH中和聚合物磺酸醚。以核磁、红外、乌氏粘度计对聚合物结构进行表征,讨论研究了催化剂种类和用量、溶剂用量对聚合物粘度和产率的影响,共聚单体种类、投料比对共聚物组成、结构的影响,及浓H2SO4用量对磺化度的影响。结果表明：改变引发剂种类和用量、溶剂用量、浓H2SO4用量、共单体种类和比例甚至中和碱的种类可以有效控制聚合物磺酸醚盐的结构。另外磺化过程中,聚合物主链也被磺化。室温下聚氧化苯乙烯三乙醇胺盐为液态。2氧化苯乙烯聚合物磺酸盐水溶液的性能研究（1）氧化苯乙烯聚合物磺酸盐水溶液动态表面张力的研究根据Tomiichi Hasegawa理论模型对聚合物磺酸醚分子在水溶液中达到平衡过程的旋转角度变化进行了分析研究。采用Word-Tordai方程和Liggieri修正方程对不同浓度、不同特性粘数、不同磺化度的氧化苯乙烯聚合物磺酸钠盐和三乙醇胺盐水溶液的DST数据进行分析表明：三乙醇胺盐比钠盐的动态表面活性好,平衡表面张力低。水溶液浓度越高,动态表面活性越低,短时和长时扩散系数变小。特性粘数降低,平衡表面张力降低,短时扩散系数降低；磺化度降低,平衡表面张力降低,扩系数先升后降；温度升高,平衡表面张力降低,扩散系数变大；共单元降低平衡表面张力,增大短时扩散系数,脂肪链越长效果越好。（2）氧化苯乙烯聚合物磺酸盐水溶液CMC的研究温度升高时,均聚物磺酸盐CMC值逐渐变大,平衡张力、表面最大吸附量逐渐变小,分子截面积逐渐变小；共聚物磺酸盐的CMC逐渐降低,平衡张力、表面最大吸附量先降低后升高,分子截面积则先升高后降低。相同条件下,共聚物醚的γcmc和req比均聚物醚低,γcmc和γ min值较低,拥有更好的表面活性。（3）溶解、分散、泡沫性能氧化苯乙烯聚合物磺酸钠盐和三乙醇胺盐在水中的溶解性能良好。同样的条件下,与C12LAS相比,SPSO、SPSOBGE和SPSODGE分散性能要小但分散稳定性要好得多。三乙醇胺盐比钠盐的分散性能好,共聚磺酸醚的分散性能比均聚磺酸醚好,稳定性也好；DGE单元的增加,分散性能提高。聚合物磺酸盐溶液的起泡性较C12LAS小得多。三乙醇胺盐起泡性和稳泡性比钠盐低。磺化度越高,起泡性和稳泡性越低。共聚磺酸盐泡沫稳定性比均聚磺酸盐要好得多,SPSOBGE的起泡性和稳泡性比SPSODGE高,随DGE含量增加H0、Hs增大,但泡沫稳定性稍有下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 1. 环氧聚合物的合成与应用研究
• 1.1 环氧单体开环聚合的研究
• 1.1.1 环氧乙烷的均聚与共聚
• 1.1.2 烷基取代环氧乙烷的均聚与共聚
• 1.1.3 芳基缩水甘油醚的均聚与共聚
• 1.1.4 烷基缩水甘油醚的均聚与共聚
• 1.1.5 氧化苯乙烯的均聚与共聚
• 1.2 环氧聚合物的应用
• 1.2.1 表面活性剂
• 1.2.2 药物传送体系
• 1.2.3 改性木材
• 1.2.4 电子照相体系
• 1.2.5 涂料
• 1.2.6 粘合剂
• 2. 磺化改性
• 2.1 直接磺化
• 2.1.1 硫酸磺化反应
• 2.1.2 三氧化硫磺化反应
• 2.1.3 氯磺酸磺化反应
• 2.2 间接磺化
• 3. 环氧开环聚合、改性的现状分析
• 4. 目的与意义
• 第二章 实验部分
• 1 实验原料
• 2 产物的制备
• 2.1 合成路线
• 2.2 氧化苯乙烯聚合物及磺酸盐的制备方法
• 2.2.1 氧化苯乙烯聚合物的制备与提纯
• 2.2.2 氧化苯乙烯聚合物磺酸盐的制备与分离提纯
• 3. 氧化苯乙烯聚合物及磺酸盐的表征
• 3.1 结构表征
• 1H-NMR,¹³C-NMR测定'>3.1.1¹H-NMR,¹³C-NMR测定
• 3.1.2 IR测定
• 3.1.3 特性粘数测定
• 3.2 性能表征
• 3.2.1 动态表面张力（DST）的测定
• 3.2.2 临界胶束浓度（CMC）的测定
• 3.2.3 Krafft点的测定
• 3.2.4 分散性能的测定
• 3.2.5 泡末性能的测定
• 第三部分 结果与讨论
• 1. 氧化苯乙烯聚合物的制备
• 1.1 聚氧化苯乙烯的合成
• 1.2 氧化苯乙烯共聚物的合成
• 1.3 聚氧化苯乙烯磺酸盐的合成
• 1.4 氧化苯乙烯共聚物磺酸盐的合成
• 2. 氧化苯乙烯聚合物的结构表
• 2.1 氧化苯乙烯聚合物的核磁表征
• 1H-NMR与¹³C-NMR表征分析'>2.1.1 聚氧化苯乙烯¹H-NMR与¹³C-NMR表征分析
• 1H-NMR表征分析'>2.1.2 氧化苯乙烯共聚物的¹H-NMR表征分析
• 2.2 氧化苯乙烯聚合物磺酸盐的核磁表征
• 2.2.1 聚氧化苯乙烯磺酸盐的核磁分析
• 2.2.2 氧化苯乙烯共聚物磺酸盐的核磁分析
• 2.3 氧化苯乙烯聚合物磺酸盐的红外表征分析
• 2.4 小结
• 3. 氧化苯乙烯聚合物磺酸盐的性能表征
• 3.1 水性氧化苯乙烯聚合物在水中的旋转角度随时间的变化分析
• 3.1.1 表面活性剂模型分析
• 3.1.2 聚合物溶液模型分析
• 3.2 氧化苯乙烯聚合物磺酸盐水溶液的DST研究
• 3.2.1 浓度对聚合物磺酸盐水溶液DST的影响
• 3.2.1.1 短时范围内的动态表面张力
• 3.2.1.2 长时范围内的动态表面张力
• 3.2.2 特性粘数对聚合物磺酸盐水溶液DST的影响
• 3.2.3 磺化度对聚合物磺酸盐水溶液DST的影响
• 3.2.4 不同种类聚合物磺酸盐水溶液DST的影响
• 3.2.5 温度对聚合物磺酸盐水溶液DST的影响
• 3.2.6 共聚单体组成对聚合物磺酸盐水溶液DST的影响
• 3.2.7 共聚单体种类对聚合物磺酸盐水溶液DST的影响
• 3.3 临界胶束浓度CMC
• 3.3.1 温度对CMC的影响
• 3.4 其他性质
• 3.4.1 溶度性质
• 3.4.2 氧化苯乙烯聚合物磺酸盐分散性能
• 3.4.3 苯乙烯聚合物磺酸盐泡沫性能
• 3.5 小结
• 第四部分 总结
• 1. 氧化苯乙烯聚合物的合成及结构表征
• 2. 氧化苯乙烯聚合物磺酸醚表征与分析
• 参考文献
• 附录
• 致谢