本文關(guān)鍵詞：兩親性陰離子二元梳形共聚物和陽(yáng)離子三元嵌段共聚物的合成、界面活性及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：兩親性聚合物表面活性劑比小分子表面活性劑具有更低的臨界膠束濃度和更強(qiáng)的表/界面吸附驅(qū)動(dòng)力,且遷移速率更慢,所形成的膠束或表／界面吸附層的穩(wěn)定性更高,因而常常表現(xiàn)出獨(dú)特的性能,在水煤漿添加劑和油水乳化劑等領(lǐng)域應(yīng)用前景巨大。本論文通過(guò)對(duì)馬來(lái)酸酐-苯乙烯無(wú)規(guī)共聚物(SMA)的側(cè)鏈接枝改性,合成了兩種陰離子梳形共聚物,并利用甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMA)、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PMA)和甲基丙烯酸月桂酯(LMA)的三步RAFT可控聚合制備了三嵌段共聚物。分別研究了兩種類型共聚物在水煤漿和油水乳化液中的界面活性和分散穩(wěn)定性能,比較了不同分子結(jié)構(gòu)組成下共聚物的性能差異,以及環(huán)境因素對(duì)共聚物性能的影響,進(jìn)而探索了不同共聚物的作用機(jī)理。主要工作總結(jié)如下：1.合成了具有氨基萘磺酸單側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的SMANS系列和具有氨基萘磺酸和聚乙二醇單甲醚(mPEG)雙側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的SMANP系列陰離子梳形共聚物,并通過(guò)三步RAFT反應(yīng)制備得到了三嵌段共聚物PDMA-PPMA-PLMA。其中三嵌段共聚物的聚合過(guò)程表現(xiàn)出擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)特性,聚合產(chǎn)物具有分子結(jié)構(gòu)可控、分子量分布窄的特點(diǎn)。由于叔氨基團(tuán)的存在,三嵌段共聚物在水溶液中具有明顯的pH響應(yīng)性,能夠通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH誘導(dǎo)其形成不同的膠束結(jié)構(gòu)。2.重點(diǎn)從流變學(xué)角度,研究了SMAN系列陰離子梳形共聚物對(duì)于神府煤水煤漿的分散穩(wěn)定性能,并利用zeta電位、紫外/可見(jiàn)光吸收光譜以及接觸角等手段,研究了兩種陰離子共聚物對(duì)水煤漿的作用機(jī)理及其異同。結(jié)果表明,氨基萘磺酸側(cè)鏈能夠使煤粒間產(chǎn)生靜電斥力效應(yīng),但離子強(qiáng)度對(duì)其作用效果具有明顯影響。分子結(jié)構(gòu)中額外引入的mPEG側(cè)鏈不僅能夠在煤粒間提供有效的空間位阻效應(yīng),并產(chǎn)生較厚的水化膜,同時(shí)還能夠提高共聚物在煤粒表面的吸附層密度,從而使水煤漿的分散穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng),使其最大成漿濃度由66叭%升高至71wt%。3.分別研究了SMAN系列和PDMA-PPMA-PLMA系列共聚物的正十二烷/水界面活性、界面吸附性能以及乳化穩(wěn)定性能,并考察了共聚物分子結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素(鹽濃度或pH)對(duì)不同共聚物作用性能的影響,明確了各類共聚物的乳化穩(wěn)定機(jī)理。與在水煤漿中類似,SMANP分子結(jié)構(gòu)中適宜比例的mPEG側(cè)鏈也能使得共聚物在油滴表面的吸附層密度和厚度增大、吸附膜強(qiáng)度提高,并有效增強(qiáng)體系的耐鹽性,從而發(fā)揮更有效的乳化穩(wěn)定作用。由于嵌段共聚物具有更大的分子體積以及更加規(guī)整的親疏水嵌段結(jié)構(gòu),其分子能夠更牢固地吸附在油水界面,并形成更致密的吸附層結(jié)構(gòu),因此其降低界面張力的效果略高于SM AN系列共聚物,具有更好的乳化穩(wěn)定性能。嵌段共聚物的界面活性具有pH響應(yīng)性,pH的影響作用與其分子中的叔氨基團(tuán)比例相關(guān)。通過(guò)勝利原油驗(yàn)證了共聚物的乳化降粘性能,其中SMANP和PDMA-PPMA-PLMA分別能將原油表觀粘度從約34 Pa·s降至247 mPa·s (5 mg/mL)和350mPa·s (3 mg/mL)。4.利用陰離子SMANS和陽(yáng)離子PDMA-PPMA-PLMA組成復(fù)合體系,考察形成的復(fù)合微粒結(jié)構(gòu)隨SMANS濃度、溶液pH及鹽濃度的變化,研究?jī)煞N聚電解質(zhì)在溶液中的相互作用和自組裝機(jī)理,并探索了復(fù)合微粒的界面活性和乳化穩(wěn)定性能,以及不同條件下界面吸附層的結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明,在正負(fù)電荷的化學(xué)計(jì)量比為1時(shí),兩種聚電解質(zhì)的相互作用最強(qiáng),形成的復(fù)合物膠束的聚集數(shù)最大、結(jié)構(gòu)最致密。相比于單組份體系,聚電解質(zhì)復(fù)合物具有更高的油水界面活性和吸附性能,能夠更高效地形成具有良好穩(wěn)定性的O/W型乳化液。溶液pH的升高會(huì)降低嵌段共聚物的電荷密度,鹽濃度的升高則對(duì)聚電解質(zhì)問(wèn)的靜電作用具有屏蔽效應(yīng),兩種因素都會(huì)削弱聚電解質(zhì)的復(fù)合作用,并對(duì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、界面活性和乳化穩(wěn)定性能產(chǎn)生不同的影響。
【關(guān)鍵詞】：梳形共聚物 嵌段共聚物 可控“活性”自由基聚合 界面活性 水包油型乳化液
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ423
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-13
• 第1章 前言13-47
• 1.1 兩親聚合物表面活性劑13-17
• 1.1.1 兩親分子13-14
• 1.1.2 兩親聚合物表面活性劑及其突出特性14-15
• 1.1.3 兩親聚合物的分類15-17
• 1.2 兩親聚合物的合成方法17-24
• 1.2.1 傳統(tǒng)自由基聚合17
• 1.2.2 活性聚合17-18
• 1.2.3 可控“活性”自由基聚合18-22
• 1.2.4 利用CLRP合成兩親聚合物的研究進(jìn)展22-24
• 1.3 兩親聚電解質(zhì)與相反電性復(fù)合組分的相互作用和協(xié)同自組裝24-34
• 1.3.1 聚電解質(zhì)-小分子表面活性劑復(fù)合體系24-28
• 1.3.2 多組分聚電解質(zhì)復(fù)合體系28-30
• 1.3.3 聚電解質(zhì)-生物分子復(fù)合體系30-32
• 1.3.4 聚電解質(zhì)復(fù)合作用的影響因素32-34
• 1.4 聚合物表面活性劑在水煤漿中的應(yīng)用34-37
• 1.4.1 水煤漿添加劑的分類35
• 1.4.2 作用機(jī)理35-36
• 1.4.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀36-37
• 1.5 聚合物表面活性劑在油水乳化中的應(yīng)用37-45
• 1.5.1 乳化液的類型38-39
• 1.5.2 乳化液的破乳機(jī)理及聚合物表面活性劑的作用39-43
• 1.5.3 聚合物表面活性劑作為乳化劑的研究43-45
• 1.6 本文研究基礎(chǔ)和研究?jī)?nèi)容45-47
• 1.6.1 研究基礎(chǔ)45
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容45-47
• 第2章 陰離子二元梳形共聚物以及陽(yáng)離子三嵌段共聚物的合成47-76
• 2.1 引言47-48
• 2.2 SMAN系列陰離子接枝共聚物的合成及表征48-56
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器48-49
• 2.2.2 單側(cè)鏈陰離子接枝共聚物SMANS系列的合成49
• 2.2.3 雙側(cè)鏈陰離子接枝共聚物SMANP系列的合成49-50
• 2.2.4 SMAN系列陰離子接枝共聚物的分析與表征方法50-51
• 2.2.5 SMAN系列陰離子接枝共聚物結(jié)構(gòu)表征51-53
• 2.2.6 SMAN系列陰離子接枝共聚物的紫外/可見(jiàn)光吸收光譜測(cè)定53-55
• 2.2.7 SMAN系列陰離子接枝共聚物紅外光譜分析55-56
• 2.3 PDMA-PPMA-PLMA系列三嵌段共聚物的RAFT可控合成及表征56-74
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器56-57
• 2.3.2 三嵌段共聚物D_n-P_m-L_x的合成57-61
• 2.3.3 PDMA-PPMA-PLMA系列三嵌段共聚物的分析與表征方法61-62
• 2.3.4 大分子鏈轉(zhuǎn)移劑D_n macro-CTA的合成及其影響因素討論62-64
• 2.3.5 兩嵌段共聚物D_n-P_m的合成及其影響因素討論64-66
• 2.3.6 三嵌段共聚物D_n-P_m-L_x的合成及其影響因素討論66-68
• 2.3.7 RAFT聚合過(guò)程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究及討論68-71
• 2.3.8 PDMA-PPMA-PLMA系列三嵌段共聚物pH響應(yīng)性71-74
• 2.4 本章小結(jié)74-76
• 第3章 陰離子二元梳形共聚物對(duì)水煤漿流變性和穩(wěn)定性的作用研究76-104
• 3.1 引言76
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分76-81
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器76-77
• 3.2.2 煤樣分析及煤粉的制備77-78
• 3.2.3 水煤漿的配制78
• 3.2.4 水煤漿的流變性能和表觀粘度測(cè)定78-79
• 3.2.5 水煤漿的屈服應(yīng)力測(cè)定79-80
• 3.2.6 水煤漿的靜態(tài)穩(wěn)定性表征80
• 3.2.7 SMAN系列陰離子共聚物對(duì)水煤漿的吸附性能測(cè)定80
• 3.2.8 水煤漿的zeta電位測(cè)定80-81
• 3.2.9 水煤漿中煤顆粒的接觸角測(cè)定81
• 3.3 結(jié)果與討論81-102
• 3.3.1 煤粉性質(zhì)及其成漿濃度對(duì)水煤漿粘度的影響81-83
• 3.3.2 SMAN陰離子共聚物對(duì)水煤漿表觀粘度的影響83-87
• 3.3.3 SMAN陰離子共聚物對(duì)水煤漿流變性能的影響87-92
• 3.3.4 SMAN陰離子共聚物對(duì)水煤漿屈服應(yīng)力的影響92-93
• 3.3.5 陰離子共聚物對(duì)水煤漿靜態(tài)穩(wěn)定性的影響93-95
• 3.3.6 SMAN陰離子共聚物對(duì)水煤漿的作用機(jī)理研究95-102
• 3.4 本章小結(jié)102-104
• 第4章 陰離子二元梳形共聚物的油水界面活性及乳化性能研究104-136
• 4.1 引言104-105
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分105-109
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器105-106
• 4.2.2 正十二烷/水的界面張力的測(cè)定106
• 4.2.3 水包油乳化液的制備106
• 4.2.4 水包油乳化液的光學(xué)顯微圖表征106-107
• 4.2.5 SMAN系列共聚物在模型油乳化液滴表面的吸附性能測(cè)定107
• 4.2.6 模型油乳化液的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)107-108
• 4.2.7 原油乳化液表觀粘度測(cè)定108-109
• 4.2.8 原油乳化液的靜態(tài)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)109
• 4.3 結(jié)果與討論109-133
• 4.3.1 SMAN系列陰離子共聚物的油水界面活性分析109-112
• 4.3.2 SMAN陰離子共聚物對(duì)模型油的乳化性能評(píng)價(jià)112-118
• 4.3.3 SMAN陰離子共聚物對(duì)模型油乳化液的吸附性能研究118-121
• 4.3.4 SMAN系列共聚物作用下模型油乳化液的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)121-127
• 4.3.5 SMAN陰離子共聚物對(duì)勝利原油的乳化降粘性能評(píng)價(jià)127-132
• 4.3.6 勝利原油乳化液的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)132-133
• 4.4 本章小結(jié)133-136
• 第5章 陽(yáng)離子三嵌段共聚物的油水界面活性及乳化性能研究136-153
• 5.1 引言136
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分136-137
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器136-137
• 5.2.2 正十二烷/水的界面張力的測(cè)定137
• 5.2.3 水包油乳化液的制備137
• 5.2.4 水包油乳化液的光學(xué)顯微圖表征137
• 5.2.5 原油乳化液表觀粘度測(cè)定137
• 5.2.6 水包油乳化液的靜態(tài)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)137
• 5.3 結(jié)果與討論137-151
• 5.3.1 三嵌段共聚物的油水界面活性分析137-142
• 5.3.2 三嵌段共聚物對(duì)模型油的乳化作用分析142-145
• 5.3.3 三嵌段共聚物對(duì)勝利原油的乳化降粘作用分析145-151
• 5.4 本章小結(jié)151-153
• 第6章 陽(yáng)離子三嵌段共聚物與陰離子梳形共聚物的協(xié)同自組裝及其復(fù)合物的界面活性和乳化性能研究153-177
• 6.1 引言153
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分153-155
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器153-154
• 6.2.2 DPL11/S2復(fù)合體系溶液的制備及表征154
• 6.2.3 正十二烷/復(fù)合溶液的界面張力測(cè)定154
• 6.2.4 水包油乳化液的制備154
• 6.2.5 模型油乳化液的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)154
• 6.2.6 原油乳化液表觀粘度測(cè)定154
• 6.2.7 原油乳化液的靜態(tài)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)154-155
• 6.3 結(jié)果與討論155-175
• 6.3.1 DPL11與S2在復(fù)合溶液中的協(xié)同自組裝行為及所形成的PEC微粒表征155-161
• 6.3.2 DPL11/S2復(fù)合物的油水界面活性分析161-166
• 6.3.3 DPL11/S2復(fù)合物對(duì)模型油的乳化性能評(píng)價(jià)166-169
• 6.3.4 DPL11/S2復(fù)合物作用下的模型油乳化液穩(wěn)定性評(píng)價(jià)169-173
• 6.3.5 DPL11/S2復(fù)合物對(duì)勝利原油的乳化降粘及穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)173-175
• 6.4 本章小結(jié)175-177
• 第7章 總結(jié)與展望177-180
• 7.1 全文總結(jié)177-179
• 7.2 創(chuàng)新性179
• 7.3 展望179-180
• 參考文獻(xiàn)180-201
• 致謝201-202
• 附錄1 作者簡(jiǎn)介及發(fā)表論文202-203

  本文關(guān)鍵詞：兩親性陰離子二元梳形共聚物和陽(yáng)離子三元嵌段共聚物的合成、界面活性及應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：344964