可聚合聚氨酯型表面活性剂的制备及其性能

    宋志超,胡应模,刘在美

    (中国海洋大学化学化工学院,山东青岛266003)

    摘要:以甲苯二异氰酸酯(TDI)、马来酸酐(MA)、聚乙二醇(PEG400和PEG1000)和三乙胺为主要原料,合成了两种兼有非离子和阴离子性能的可聚合聚氨酯型表面活性剂Ⅰ和Ⅱ,用FT-IR以及1HNMR对产物的分子结构进行了表征,同时对其CMC值、流变特征、浊点和乳化能力等性能进行了测定。结果表明,I的临界胶束浓度为8.3×10-3mol/L,此时的表面张力为38.67mN/m,Ⅱ的临界胶束浓度为2.11×10-2mol/L,此时的表面张力为31.29mN/m,溶液表现为牛顿型流体,其乳化能力明显优于常用乳化剂OP-10。

    关键词:可聚合表面活性剂;聚氨酯;表面张力;乳化力

    0引言

    在乳液聚合中,表面活性剂起着非常重要的作用。传统的小分子表面活性剂虽然品种、数量很多,但因为是物理吸附机理,受到高剪切力、离心力、温度影响时易解吸而脱落,而且残留在产品中易向表面迁移,影响产品性能。相对于小分子表面活性剂,高分子表面活性剂相对分子质量常在数千以上,迁移性大大降低,而且可聚合乳化剂在乳液聚合中可键合到乳胶粒上,成为聚合物的一部分,避免从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移,既可克服传统表面活性剂在聚合物中残留所造成的不良影响,又可改善胶乳的稳定性,提高聚合物的耐水、光、电和热等性能,在涂料、纺织印染、石油开采等诸多行业得到极为广泛的应用[1-12],而且在用于纳米尺度的反应和组装媒介方面也显示了很大的潜力,现今已用此类表面活性剂制备出诸如超精细聚合物乳液、无机/有机纳米复合材料等众多的纳米材料[13]。广阔的市场需求使得这类高相对分子质量表面活性剂成为研究的热点,并向着功能化的方向发展[9-15]。

    聚氨酯由于具有优良的物理机械性能、温度适应能力及耐有机溶剂等性能,得到广泛的应用。非离子表面活性剂一般都有较好的空间位阻稳定性,制得的胶乳有较好的耐寒、耐电解质和耐剪切性。本实验以马来酸酐、甲苯二异氰酸酯和聚乙二醇、三乙胺为主要原料合成两种兼有非离子、阴离子性能的可聚合聚氨酯型表面活性剂,并对其分子结构及性能进行了考察研究。

    1实验部分

    1.1试剂及仪器

    2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI):化学纯,天津市大茂化学试剂厂;马来酸酐(MA):分析纯,天津市博迪化工有限公司;二月桂酸二丁基锡:化学纯,天津市广成化学试剂有限公司;聚乙二醇400(PEG400):分析纯,山东莱阳经济技术开发区精细化工厂;聚乙二醇1000(PEG1000):天津市大茂化学试剂厂;三乙胺:分析纯,莱阳经济技术开发区精细化工厂;丙酮:分析纯,莱阳经济技术开发区精细化工厂;甲基丙烯酸甲酯(MMA):分析纯,天津市巴斯夫化工有限公司;丙烯酸丁酯(BA):分析纯,上海亨达精细化学品有限公司;甲基丙烯酸丁酯(BMA):分析纯,天津市博迪化工有限公司。

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