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本文以苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯为原料,以偶氮二异丁腈为引发剂,通过自由基溶液共聚合成了阳离子丙烯酸酯聚合物表面活性剂C-PLEM,用红外、核磁等测试手段表征了其结构;并详细讨论了其物理化学性能,得到了共聚物水溶液的临界胶束浓度。进一步将此两亲性共聚物C-PLEM作为乳化剂将C-9石油树脂和石蜡乳化,制备了阳离子C-9石油树脂/石蜡乳液,并研究了该乳液作为育果袋纸表面施胶剂的应用。主要结果如下:
(1)以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,将亲水性甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAM)、亲油性的苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)在助溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行无规自由基溶液共聚合,合成了阳离子丙烯酸酯聚合物表面活性剂C-PLEM,并以此将C-9石油树脂和石蜡乳化,制备了阳离子C-9石油树脂/石蜡乳液,通过研究AIBN用量w(AIBN)、DMAM用量w(DMAM)、NMP用量w(NMP)和硬软单体比m(St)/m(BA)对阳离子C-9石油树脂/石蜡乳液稳定性影响,优化了C-PLEM的合成工艺。引发剂AIBN用量w(AIBN)为3%、助溶剂NMP用量w(NMP)为43%,亲水单体DMAM用量w(DMAM)为25%,硬软单体(St、BA)比例m(St)/m(BA)为1时合成的C-PLEM可以很好地乳化C-9石油树脂和石蜡的共混物。
(2)用红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1HNMR、13CNMR)两种测试方法对无规共聚物C-PLEM的结构进行了表征,聚合物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1HNMR、13CNMR)证实了本文所合成的无规共聚物C-PLEM为预期产物。
(3)阳离子聚合物表面活性剂的物理化学性能的研究,结果如下:
a合成的两亲性共聚物C-PLEM低温下在水中的溶液性能良好,但体系仍不完全透明,而在高温下共聚物的溶解性能非常好,另外,共聚物在极性有机溶剂中溶解性能好,在碱性溶液中有一定的溶解性,具有很好的耐酸性和耐盐性。
b两亲性共聚物C-PLEM水溶液的增比黏度随着随溶液浓度的增加而增加,而在低浓度时,溶液黏度随溶液浓度的增加先略有下降后再增加。相同溶液浓度下,随着测试温度的升高,两亲性共聚物C-PLEM水溶液的增比黏度先降低后升高又降低的趋势。
c在溶液浓度极低时,两亲性共聚物C-PLEM溶液表面张力随黏度增大几乎不变,随着溶液浓度继续增加表面张力急剧下降,当降到一定值后,表面张力随溶液浓度增加变化不大。在同一浓度下,两亲性共聚物C-PLEM溶液的表面张力随温度增高而降低。另外,表面张力随溶液pH值的增大而减小。
d水溶液法测试结果表明,所制备的阳离子丙烯酸酯聚合物表面活性剂的HLB值应该大于13,可用来制备水包油型乳液。
e合成产物对不同有机溶剂的乳化能力不同,形成的乳状液为水包油型乳状液,其乳化能力可与Span-80相媲美。
(4)应用试验表明:自制的阳离子聚合物表面活性剂(C-PLEM)可用作C-9石油树脂和石蜡的乳化剂;配比为m(C-9石油树脂)∶m(石蜡)∶m(C-PLEM)=5∶5∶10的阳离子C-9石油树脂/石蜡乳液,不但具有良好的稳定性,同时具有良好的应用效果,扫描电镜图亦表明施胶后纸张具有良好的防水和抗水效果。施胶乳液浓度=2.3%,所制备纸张的施胶度可达129s。阳离子C-9石油树脂/石蜡乳液对育果袋纸具有良好的综合应用效果。