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PEG接枝聚羧酸系高分子化合物是近年来研究的热点之一,目前主要应用于混凝土减水剂,我国在该方面的研究处于起步阶段。本研究采用二步法合成PEG接枝聚羧酸系高分子化合物,并将其分别应用作混凝土减水剂和皮革复鞣剂,对其应用性能及作用机理进行了分析。
对丙烯酸聚乙二醇酯不饱和大分子单体合成过程中酯化反应产率的测定方法进行了研究,并通过对比确定了目前应用的滴定体系的优缺点,设计并得到最优的酸碱滴定体系。对影响丙烯酸聚乙二醇酯不饱和大分子单体合成反应产率的主要因素分别进行了讨论,并得到不同反应条件下产率随时间变化曲线。以傅立叶红外(FTIR)对反应产物结构进行分析。
滴定体系分析实验结果表明,采用以去离子水作为溶剂,以一定浓度的氢氧化钾水溶液进行滴定的滴定方法具有实验准备工作较易进行,终点颜色变化明显,容易判断,测定精度较高等优点。合成实验显示,较高的反应温度、较大的催化剂用量有利于酯化反应的进行,PEG相对分子质量越大,酯化反应越难进行。产物结构分析结果显示,酯化反应成功的进行了。
共聚合成PEG接枝聚羧酸系高分子化合物型减水剂,采用单因素实验对影响反应产物应用性能的主要因素(单体配比、引发剂用量、侧基相对分子质量等)进行了讨论,在单因素实验的基础上进行正交实验设计,得到最佳合成工艺。采用凝胶渗透色谱(GPC)等分析手段对产物结构进行分析。采用ζ电位仪、表面张力测定仪等分析手段对PEG接枝聚羧酸系高分子化合物减水剂的作用机理进行了分析讨论。
结果表明,PEG接枝聚羧酸系高分子化合物减水剂的最佳合成配方为:反应单体为丙烯酸(AA)、PEG800、烯丙基磺酸钠,引发剂为过硫酸铵,用量为不饱和单体质量的5%,滴加温度60℃,聚合反应温度75℃。应用结果表明,产物具有良好的减水分散效果。ζ电位分析结果表明,产物吸附性良好,静电斥力及空间位阻是分散性能良好的主要原因。
依照皮革化学品的特点对产物分子结构进行设计,合成PEG接枝聚羧酸系高分子化合物型丙烯酸树脂复鞣剂。采用凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶红外(FTIR)等分析手段对产物结构进行分析。将PEG接枝聚羧酸系高分子化合物复鞣剂应用于酸皮的鞣制,通过对酸皮收缩温度(Ts)的测定确定其鞣制效果。分别将产物单独用于复鞣及与铬鞣剂结合复鞣,对成革的物理机械性能及感官性能进行评定,考察其在皮革复鞣中的应用效果。结合皮革复鞣及阴离子染料上染理论,对此类复鞣剂与皮革纤维、染料分子的作用机理进行了探讨。结果表明,PEG接枝聚羧酸系高分子化合物复鞣剂的合成配方为:反应单体为丙烯酸(AA)、PEG400,丙烯酰胺,引发剂为过硫酸铵,用量为不饱和单体质量的1%,滴加及聚合反应温度为65℃。应用实验结果表明,产物具有一定的鞣制性能、良好的选择填充效果以及对阴离子染料的助染效果,是一种助染自鞣填充型丙烯酸复鞣剂。结构分析表明,独特的分子结构是其具有良好应用性能的主要原因。