CN103012663A - 一种阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法，以丙烯酰胺、亲油性单体、乙烯基阴离子单体为共聚单体，通过自由基溶液共聚合制得阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂。本制备方法得到的高分子表面活性剂不仅可作乳液聚合的乳化剂，还可用来乳化松香、石油树脂等。本发明可通过调节单体种类、各单体用量及多种单体的配比，制备具有不同表面活性的系列阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂。本方法具有单体种类选择和组成范围变化广、制备过程简单等特点，其在实际工业中易于应用和推广。
Description
技术领域
本发明属于有机高分子化合物领域，特别涉及一种阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法。
背景技术
高分子表面活性剂分子依然具有表面活性剂的典型两亲性分子结构特征，即分子主链上即带有亲水（极性）基团又带有疏水（非极性）基团，使得高分子表面活性剂可以吸附于油/水之间的界面上，进而改变油水两相间的界面性质。
除去一些天然高分子物质如明胶、酪素、果胶、瓜尔胶、甲壳素等，现在使用的大部分高分子面活性剂主要是人工制备的半合成或合成高分子表面活性剂。半合成高分子表面活性剂是将天然高分子表面活性剂进行化学改性制得，而合成高分子表面活性剂是人工合成的具有即亲水又亲油的两亲性结构的高分子物质。
人们已经合成开发的高分子表面活性剂主要包括结构明确的接枝型和嵌段型聚合物表面活性剂，以及结构不很明确的无规型高分子表面活性剂。虽然结构明确的接枝型和嵌段型聚合物表面活性剂即易于研究又有着相当好的应用效果，但是，这些表面活性剂的合成制备条件几乎都是极为苛刻的离子型聚合或开环聚合甚至两者兼有，这表明它们的生产成本很高，进而限制了它们在工业上的推广和应用，因此，接枝型和嵌段型高分子表面活性剂一般仅有较大的理论价值，在实际生产中不具备高的应用价值。然而，无规型高分子表面活性剂虽然结构不明确，但是其在乳化、分散、增稠、絮凝等方面也具有较好的应用效果，因具有高分子量和长的疏水和亲水链段，其作为乳化剂或分散剂使用时，仍然比其他传统的小分子乳化剂或者不同的小分子乳化剂复合物的效果要好得多。
一般来说，常采用自由基聚合制备无规型高分子表面活性剂，这是因为自由基聚合方法具有单体种类选择和组成范围变化广、制备过程简单等特点，其在实际工业中易于应用和推广。
发明内容
本发明目的是提供一种阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法。本制备方法得到的高分子表面活性剂不仅可作乳液聚合的乳化剂，还可用来乳化松香、石油树脂等。本发明方法具有单体种类选择和组成范围变化广、制备过程简等特点，有利于实际工业中的推广和应用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将丙烯酰胺、亲油性单体、乙烯基阴离子单体、丙酮和油溶性引发剂按（1-4）：（5-30）：（3-20）：（30-300）：（0.04-1）的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至60-90℃，在氮气保护下反应4-8h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂。
所述的亲油性单体为苯乙烯、（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸己酯中的一种或两种任意比例的混合物。
所述的乙烯基阴离子单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基磺酸钠、1-丙烯氧基-2-羟基丙烷磺酸钠中的一种。
所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的一种。
本发明采用自由基溶液共聚合法制备无规型阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂。在制备过程中，通过调节单体种类、各单体用量及多种单体的配比，可制备具有不同表面活性的系列阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂。对于本发明得到的高分子表面活性剂，在以水为分散介质制备乳液时，高分子大分子的疏水链段能进入油相，吸附于油相粒子上，而亲水链段则朝向水中，通过静电效应和空间位阻效应使乳液稳定，其中，静电效应起主导作用，加之聚合物本身的立体保护胶体作用，可制备具有良好稳定性的乳液。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
将丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙酮和偶氮二异丁腈按1：5：3：30：0.06的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至60℃，在氮气保护下反应8h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为42mN/m（质量浓度为0.15%）。
实施例2：
将丙烯酰胺、丙烯酸己酯、烯丙基磺酸钠、丙酮和偶氮二异庚腈按2：7：6：70：0.1的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至65℃，在氮气保护下反应7.5h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为40mN/m（质量浓度为0.15%）。
实施例3：
将丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、1-丙烯氧基-2-羟基丙烷磺酸钠、丙酮和过氧化二苯甲酰按1：3：6：7：90：0.2的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至70℃，在氮气保护下反应7h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为38mN/m（质量浓度为0.15%）。
实施例4：
将丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸己酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙酮和过氧化二苯甲酰按3：20：5：12：120：0.3的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至75℃，在氮气保护下反应6h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为43mN/m（质量浓度为0.2%）。
实施例5：
将丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、烯丙基磺酸钠、丙酮和偶氮二异丁腈按1：7：8：12：200：0.4的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至80℃，在氮气保护下反应5h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为34mN/m（质量浓度为0.2%）。
实施例6：
将丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙酮和偶氮二异庚腈按3：6：14：15：230：0.6的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至85℃，在氮气保护下反应4.5h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为38mN/m（质量浓度为0.2%）。
实施例7：
将丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸己酯、1-丙烯氧基-2-羟基丙烷磺酸钠、丙酮和过氧化二苯甲酰按2：16：11：18：280：0.8的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至90℃，在氮气保护下反应4h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为36mN/m（质量浓度为0.2%）。
实施例8：
将丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙酮和偶氮二异丁腈按4：16：14：20：300：1的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至80℃，在氮气保护下反应5.5h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂；所制得的高分子表面活性剂的表面张力为45mN/m（质量浓度为0.2%）。
Claims (4)
1.一种阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法，其特征在于：将丙烯酰胺、亲油性单体、乙烯基阴离子单体、丙酮和油溶性引发剂按（1-4）：（5-30）：（3-20）：（30-300）：（0.04-1）的摩尔比加入装有回流冷凝管、导气管、温度计的四口烧瓶中，通氮气后将温度升至60-90℃，在氮气保护下反应4-8h，减压蒸馏，得到的淡黄色产物即为阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的亲油性单体为苯乙烯、（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸己酯中的一种或两种任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的乙烯基阴离子单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基磺酸钠、1-丙烯氧基-2-羟基丙烷磺酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的阴离子丙烯酸酯类高分子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的一种。
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