高分子表面活性剂的力化学制备方法技术

力化学方法制备高分子表面活性剂是通过羧甲基纤维素，表面活性大单体两种组分以及加入第三单体后的三种组分在频率为２０ｋＨｚ的超声波辐照下共聚生成具有高分子量、高表面活性的二元或三元共聚物，分子量为２×１０↑［４］－２×２０↑［５］，表面张力２８－３５ｍＮ／ｍ，界面张力１０↑［－１］－３ｍＮ／ｍ。这种共聚物性能优良，有效地克服了聚合物与低分子表面活性剂共混溶液在应用中的不相溶混的缺陷，降低了成本，提高了经济效益。在采油、造纸、涂料等工业领域中有重要的应用前景。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚合物制备领域。人们通常将分子量在103以上，分子中具有亲水基及疏水基的两亲性结构，能显示出表面活性的物质称为高分子表面活性剂。现有的水溶性聚合物如聚乙烯醇，羟乙基纤维素，羧甲基纤维素，聚丙烯酰胺，聚乙烯吡咯烷酮及其疏水改性聚合物，分子量较高(104-106)，粘度较大，但是降低表(界)面张力能力差，与低分子表面活性剂无法比拟。应用较广的高分子表面活性剂聚氧化乙烯氧化丙烯嵌段共聚物及有机硅类共聚物，表面活性好，但是分子量较低(103-104)，增粘能力差。高分子表面活性剂主要分嵌段和接枝两种类型，其合成方法以自由基聚合和阴阳离子聚合为主，自由基聚合原料范围广，易改变组分，工艺简单，不足之处在于难以控制产物结构与分子量大小。阴、阳离子聚合虽可得到有指定序列的嵌段共聚物，但聚合条件苛刻，可选择的单体种类少，因此两种共聚方法均有不足之处。本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种制备高分子表面活性剂力化学方法。其特点是采用超声波辐照技术合成具有高分子量、高表面活性、新型嵌段结构的共聚物。它是以超声波(20kHz)辐照下羧甲基纤维素大分子断链生成自由基，引发表面活性剂大单体及第三单体参与共聚反应制得。其分子量为2×1042×105，特性粘数100-300ml/g(0.1N NaCl)，1％水溶液的表面张力为28 35mN/m，在5％原油煤油溶液/水的界面张力10-13mN/m，这种共聚物性能优良，有效地克服了聚合物与低分子表面活性剂共混溶液在应用中的不相溶混的缺陷，降低了成本，提高了经济效益，在采油、造纸、涂料等工业领域中有明显应用前景。本专利技术提供的力化学方法制备高分子表面活性剂，其特点是1.表面活性大单体的制备将表面活性剂C12-C18脂肪醇聚氧乙烯醚(n＝3-20)，C8-C12烷基酚聚氧乙烯醚(n＝4-20)或C16C18脂肪酸聚氧乙烯醚(n＝10-15)加入带有温度计，滴液漏斗，氮气入口和回流冷凝器的三颈瓶中，用溶剂苯或环己烷适量稀释，按1∶2的摩尔比滴加丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯，反应温度5-10℃，搅拌反应4-5小时后，静置过夜，维续反应12小时，使之反应完全，然后滴加三乙胺4-5小时后，静置过夜，继续反应12小时，使之反应完全，然后滴加三乙胺除去HCl及未反应的酰氯化合物，滤液用无水Na2CO3浸泡60小时，进一步除去HCl，经减压蒸馏，真空干燥，获得表面活性大单体，其反应式 式中R1＝H or CH3， n＝3-20R2＝C12-18H25-37 2.高分子表面活性剂的制备将羧甲基纤维素(CMC)水溶液，表面活性大单体和第三单体选定、称重，加入带有冷却水和氮气出入口的超声反应器中，通氮10分钟后，开动超声波发生器，超声波频率为20kHz，在氮气氛下超声辐照10-60分钟，反应温度控制在20-30℃，所得产物溶液用丙酮沉淀，再经丙酮萃取，分离除去未反应的单本剂杂质，获得二元或三元共聚物，其结构式为 或者 式中a≠b≠c，n＝1-20R1＝C12-18H25-37， C16-18H33-37-CO- COOCH3，COOCH2CH2CH3，CONH2力化学方法制备高分子表面活性剂所用起始原料配方组分(按重量计)为羧甲基纤维素(工业品)2份表面活性大单体(可用C12C18脂肪醇聚氧乙烯醚(n＝3-20)丙烯酸酯，C8-C12烷基酚聚氧乙烯醚(n＝4-20)丙烯酸酯或C16C18脂肪酸聚氧乙烯醚(n＝10-15)丙烯酸酯) 110份第三单体(可用苯乙烯，丙烯酰胺，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯)1-10份去离子水 300份二元共聚物高分子表面活性剂二组分呈规则分布，为AB型两嵌段共聚物，三元共聚物的大单体与第三单体组分呈无规分布。共聚物中两亲性支链长度基本相等，同时带有亲水和亲油基团，共聚物的表面活性主要由大单体链段提供。由于羧甲基纤维素分子为刚性分子，在超声波强力作用下降解后仍具有较高的粘度，有增稠作用。本专利技术具有以下优点1.采用力化学方法制备高分子表面活性剂，不添加任何引发剂，反应简单易行，有利于控制共聚物分子量大小。2.本专利技术合成了一种兼有高表面活性和高粘度的新型嵌段结构的高分子表面活性剂，采用一般化学合成方法是无法制得此类结构的共聚物。3.有效地克服了聚合物与低分子表面活性剂共混溶液在应用中的不相溶的缺陷，在采油、造纸、涂料等工业领域中有明显应用前景和经济效益。实施例1.将含有1克羧甲基纤维素(CMC)的水溶液160毫升加入带有冷却水和氮气出入口的超声反应器中，再加入十二烷基醇聚氧乙烯(n＝20)丙烯酸酯1克，通氮气10分钟后，开动超声波发生器(超声波频率20kHz，输出功率600W)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照20分钟，通过调节冷却水流速控制反应温度在30℃左右，所得产物溶液用丙酮沉淀萃取，分离除去未反应的单体剂杂质。制得二元共聚物的特性粘数为173ml/g(25℃，0.1N NaCl溶液中)，表面张力33mN/m，界面张力1.23mN/m，重均分子量1.1×105。2.将含有1克羧甲基纤维素(CMC)的水溶液160毫升加入与实施例1相同的反应器中，再加入壬基酚聚氧乙烯(n＝20)丙烯酸酯3克，通氮气10分钟后，开动超声波发生器(超声波频率20kHz，输出功率600W)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照50分钟，通过调节冷却水流速控制反应温度在30℃左右，所得产物按前述方法分离提纯，测得特性粘数的110ml/g(25℃，0.1N NaCl溶液中)，表面张力31.6mN/m，界面张力1.39mN/m。3.将含有1克羧甲基纤维素(CMC)的水溶液160毫升加入与实施例1相同的反应器中，再加入十二烷基醇聚氧乙烯(n＝9)丙烯酸酯3克，苯乙烯1克，通氮气10分钟后，开动超声波发生器(超声波频率20kHz，输出功率600W)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照20分钟，通过调节冷却水流速控制反应温度在30℃左右，所得产物按前述方法分离提纯，测得特性粘数105ml/g(25℃，0.1N NaCl溶液中)，表面张力29.5mN/m，界面张力1.39mN/m。4.将含有1克羧甲基纤维素(CMC)的水溶液160毫升加入与实施例1相同的反应器中，再加入硬脂酸(C18)聚氧乙烯(n＝10)丙烯酸酯3克，通氮气10分钟后，开动超声波发生器(超声波频率20kHz，输出功率600W)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照20分钟，通过调节冷却水流速反应温度控制在30℃左右，所得产物按前述方法分离提纯，测得特性粘数为215ml/g(25℃，0.1N NaCl溶液中)，表面张力33.1mN/m，界面张力2.15mN/m。5.将含有1克羧甲基纤维素(CMC)的水溶液160毫升加入与实施例1相同的反应器中，再加入壬基酚聚氧乙烯(n＝10)丙烯酸酯3克，甲基丙烯酸甲酯1克，通氮气10分钟后，开动超声波发生器(超声波频率20kHz，输出功率600W)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照20分钟，通过调节冷却水流速控制反应温度在30℃左右，所得产物按前述方法分离提纯，测得特性粘数为76ml/g(25℃，0.1N NaCl溶液中)，表面张力32.0mN/m，界面张力1.50mN/m。权利要求1.力化学方法制备高分子表面活性剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
力化学方法制备高分子表面活性剂，其特征在于：（１）表面活性大单体的制备将表面活性剂Ｃ↓［１２］－Ｃ↓［１８］脂肪醇聚氧乙烯醚（ｎ＝３－２０），Ｃ↓［８］－Ｃ↓［１２］烷基酚聚氧乙烯醚（ｎ＝４－２０）或Ｃ↓［１６］－Ｃ↓［１８］脂肪酸 聚氧乙烯醚（ｎ＝１０－１５）加入带有温度计，滴液漏斗，氮气入口和回流冷凝器的三颈瓶中，用溶剂苯或环己烷适量稀释，按１∶２的摩尔比滴加丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯，反应温度５－１０℃，搅拌反应４－５小时后，静置过夜，继续反应１２小时，使之反应完全，然后滴加三乙胺除去ＨＣｌ及未反应的酰氯化合物，滤液用无水Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］浸泡６０小时，进一步除去ＨＣｌ，经减压蒸馏，真空干燥，获得表面活性大单体，其反应式为：＊＊＊式中Ｒ↓［１］＝ＨｏｒＣＨ↓［３］ ｎ＝３－２０Ｒ↓ ［２］＝Ｃ↓［１２－１８］Ｈ↓［２５－３７］，＊＊＊（２）高分子表面活性剂的制备将羧甲基纤维素（ＣＭＣ）水溶液，表面活性大单体和第三单体选定、称重，加入带有冷却水和氮气出入口的超声反应器中，通氮１０分钟后，开动超声波发生器，超声波频 率为２０ｋＨｚ，将混合溶液在氮气氛下超声辐照１０－６０分钟，反应温度控制在２０－３０℃，所得产物溶液用丙酮沉淀，再经丙酮萃取，分离除去未反应的单体及杂质，获得二元或三元共聚物，其结构式为：＊＊＊或者＊＊＊式中ａ≠ｂ≠ｃ， ｎ＝１－２０Ｒ↓［１］＝Ｃ↓［１２－１８］Ｈ↓［２５－３７］，＊＊＊，Ｃ↓［１６－１８］Ｈ↓［３３－３７］－ＣＯ－＊＊＊，ＣＯＯＣＨ↓［３］，ＣＯＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］，ＣＯＮＨ↓［２］。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐僖，曹亚，李惠林，
申请(专利权)人：四川联合大学，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]