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树枝状大分子破乳性能与破乳机理研究

李杰  
【摘要】: 树状大分子是(Dendrimer)是一类新型的功能高分子化合物,它是由多官能基内核出发,向外重复生长,高度支化的三维大分子,其特点是可以在分子水平进行分子的大小、形状和功能基团的设计,自从二十世纪八十年代中期问世以来,一直受到化学家们的广泛关注。与传统的线性高分子相比,树状大分子的外观呈对称球形,内部具有空腔,结构可以得到精确控制,分子量分布均一,同时表层分布有大量的官能基团。因此,树状大分子具有许多与线性高分子不同的独特物理、化学性质,使其在生物医药、催化、光电材料、分子识别和自组装诸多领域具有广泛的用途。 本论文采用“发散合成法”合成了以乙二胺为核的不同代数的聚酰胺—胺树状大分子(PAMAM),采用红外光谱、核磁共振、端基分析等分析手段对合成产物的结构进行了表征,结果表明所合成的树状大分子与理论结构相符。应用滴体积法,对树状大分子聚酰胺—胺水溶液的表面活性进行了研究。结果表明:半代的PAMAM水溶液的表面活性与其分子具有两亲结构有关,亲水基团是内部的羰基和胺基,亲油基团是内部的碳氢链和外层的甲基;整代的PAMAM水溶液基本上没有表面活性,其原因是其最外层基团是酰胺基,亲水性很强,不能降低水的表面张力;树状大分子与传统的表面活性剂不同,不存在临界胶束浓度,在水中是以“单分子胶束”形式存在。 本文研究了不同代数、不同浓度的PAMAM对O/W型模拟乳液的破乳性能。结果表明:端基为胺基的整代PAMAM具有良好的破乳性能,而端基为酯基的半代PAMAM则没有破乳性能,破乳性能与其表面活性无关;整代的PAMAM对O/W型模拟乳液的破乳性能与其支化代、端基有关;PAMAM随代数增加、浓度增大,破乳性能提高。 应用单滴法初步研究了PAMAM的破乳机理,其对油滴液膜排液时间、半生命期和破裂速率常数的影响表明:整代的PAMAM,随代数和添加浓度的增加,液膜的排液时间和半生命期缩短,破裂速率常数变大,其规律与PAMAM对模拟乳液的破乳规律相符。其机理是由于整代的PAMAM具有强极性的酰胺基团,能与油滴表面的强极性的物质发生化学吸咐作用,参与成膜,能把原来吸咐的天然活性剂分子和其它活性物质部分顶替,削弱油水界面膜强度。 根据树状大分子结构和功能基团可设计的特点及原油乳状液破乳机理,设计并初步合成了树枝状均苯三甲酸甲酯大分子,其1.0代对O/W型模拟乳液具有一定的破乳效果,其破乳性能与其三维球形分子结构中具有强极性的酰胺基和苯环结构有关。


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