硅氟聚合物破乳性能及含硅聚合物的界面行为

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在中低温煤焦油(LCT)生产过程中,反应温度较高,需要加入氨水冷凝,得到的冷凝物被输送到滗析罐中进行沉降。由于氨,酚和萘等物质的存在,液体混合物容易形成稳定的乳液,导致焦油难以从混合物中分离出来。为了降低煤焦油中水分的含量,满足后续蒸馏要求,工业上利用离心分离、蒸汽加热、闪蒸脱水等方法可将焦油水分降到0.5%以下。然而,在工艺生产过程中需要花费相当长的时间来存储大量材料,容易造成环境污染并带来安全隐患。因此,开发针对焦油乳液的快速高效破乳技术是LCT生产过程中的一个重要课题。
  本文通过原子转移自由基聚合反应(ATRP )制备了一系列新型硅氟共聚物(PTFEMA-b-Si-PEG-Si-b-PTFEMA)。评估了它们在低温煤焦油(LCT)/水乳液中的破乳性能,并详细研究了破乳剂用量沉降时间和温度对破乳效率的影响。研究表明:硅氟共聚物能够从LCT乳液中除去90%以上的LCT,呈现出良好的破乳性能。之后又系统地讨论了含有硅氟共聚物的LCT乳液的界面张力和界面流变性能,结果表明:硅氟共聚物对乳液的界面张力没有显著影响,但能明显降低界面膜的弹性。PTFEMA链的疏溶性不仅可以有效地提高聚合物从体相到界面的扩散速率,还可以破坏界面膜结构,促进乳液液滴的聚结。
  含硅共聚物(PEMA-b-Si-PEG-Si-b-PEMA)的合成方法与硅氟聚合物相同,本文第四章评价了其在氯仿-水界面的界面活性和吸附行为。结果表明:该类聚合物可以有效降低氯仿-水的界面张力,具有最短PEMA链的聚合物可将氯仿-水的界面张力从32mN/m降低至约23mN/m。动态界面张力分析表明:低浓度的共聚物在吸附的初始阶段符合扩散控制,且较短的PEMA链段有利于产生较快的扩散速率。平衡界面张力分析表明:随着界面浓度的增加,共聚物表现出多种吸附状态,其吸附状态的数量以及聚合物在界面的偏摩尔面积将随着PEMA链长度的增加而增加。
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