水溶性聚氨酯表面活性劑的合成與性能研究.pdf

1、本文采用2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、不同分子量的聚乙二醇(PEG)為主要原料共合成了10種不同的水溶性聚氨酯表面活性劑，其中包括3種非離子型、3種馬來(lái)酸酐衍生陰離子型和4種聚酯型陰離子水溶性聚氨酯表面活性劑，通過(guò)FT-IR以及1HNMR對(duì)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并測(cè)定了所合成表面活性劑的性能。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 1.以甲苯2，4-二異氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG800、PEG1000和PEG2000)、馬來(lái)酸

2、酐(MA)和三羥甲基丙烷(TMP)為主要原料，合成了三種水溶性聚氨酯表面活性劑(B1PEG800)、(B2PEG1000)和(B3PEG2000)，用FT-IR以及1HNMR對(duì)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并探討了其最佳合成條件，同時(shí)對(duì)其CMC(臨界膠束濃度)值、濁點(diǎn)和表面張力等性能進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，反應(yīng)物在65℃反應(yīng)4h，并且在反應(yīng)過(guò)程中添加35mL丙酮/TDI/mol作為溶劑時(shí)產(chǎn)物的狀態(tài)最好。用最大氣泡法測(cè)得25℃B1PEG800的

3、臨界膠束濃度為0.5mol/L，此時(shí)的表面張力為33mN/m；B2 PEG1000的臨界膠束濃度為0.375mol/L，此時(shí)的表面張力為38.85mN/m；B3PEG2000的臨界膠束濃度為0.25mol/L，此時(shí)的表面張力為47.5mN/m。溶液表現(xiàn)為牛頓型流體，并且隨著分子量的增加，表面活性劑的濁點(diǎn)也隨之增加。B1PEG800的濁點(diǎn)為39.6℃，B2PEG1000的濁點(diǎn)為51.9℃，B3PEG2000的濁點(diǎn)為58.9℃。 2

4、.以三種分子量的聚乙二醇(PEG400、PEG800和PEG1000)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、馬來(lái)酸酐(MA)以及三乙胺(TEA)為主要原料合成出了三種新型的馬來(lái)酸酐衍生陰離子型水性聚氨酯表面活性劑，并且采用FT-IR以及1HNMR對(duì)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。加料順序應(yīng)該采用向PEG中加入TDI的方法；反應(yīng)的最佳溫度為65℃；當(dāng)向溶液中加入的NaCl的濃度達(dá)到0.065mol/L時(shí)，溶液會(huì)產(chǎn)生渾濁。pH值對(duì)異氰酸酯反應(yīng)影響較大，一般

5、異氰酸酯與羥基化合物反應(yīng)添加酸性催化劑，可以起到減慢鏈增長(zhǎng)，抑制交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行的效果。本文采用重量為0.05％的二月桂酸二丁基錫為催化劑。 3.用聚乙二醇做嵌段和TDI預(yù)聚反應(yīng)，然后用DMPA作陰離子中心進(jìn)行親水?dāng)U鏈，再用三乙胺中和，得到了性能優(yōu)異的聚酯型陰離子水性聚氨酯表面活性劑。用FT-IR以及1HNMR對(duì)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，證明-NCO和馬來(lái)酸酐已全部反應(yīng)。羧基含量在2.0％所得產(chǎn)品性能和外觀都較好，并且隨著-COOH

6、含量的增加，分散體的粘度也隨之上升。用叔胺做中和劑得到的水性聚氨酯外觀較好，均勻穩(wěn)定，并且中和度在90％～100％比較適宜。NaCl的添加促進(jìn)了膠束的形成，使臨界膠束濃度減小，且隨著NaCl濃度的提高，體系降低表面張力的效率也有不同程度的增強(qiáng)。水溶性聚氨酯表面活性劑的泡沫穩(wěn)定性能與乳化性能優(yōu)異，隨著疏水基鏈長(zhǎng)的增加，泡沫性能降低。長(zhǎng)疏水鏈表面活性劑的乳化性能明顯優(yōu)于短疏水鏈者。 三種表面活性劑都可以有效的降低水的表面張力，非離子

7、型水性聚氨酯表面活性劑的表面活性明顯強(qiáng)于其它兩種。而對(duì)于其它兩種陰離子型水性聚氨酯表面活性劑來(lái)說(shuō)，當(dāng)濃度c<0.475mol/L時(shí)，馬來(lái)酸酐衍生型水性氨酯表面活性劑的表面活性強(qiáng)于聚酯型陰離子型；當(dāng)濃度c>0.500mol/L時(shí)，聚酯型陰離子型水性聚氨酯表面活性劑強(qiáng)于馬來(lái)酸酐衍生型。水性聚氨酯表面活性劑的乳化和泡沫穩(wěn)定性優(yōu)異。聚酯型陰離子型水性聚氨酯表面活性劑的乳化性能明顯強(qiáng)于非離子型和馬來(lái)酸酐衍生型，而馬來(lái)酸酐衍生型又強(qiáng)于非離子型；而泡