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自组装法研究木质素磺酸盐吸附

吴渊  
【摘要】:木质素磺酸盐是制浆造纸工业的副产物,被广泛用作高分子表面活性剂。木质素磺酸盐对固体颗粒的吸附特征决定了它在高分子分散剂领域的应用前途,但其吸附膜特征难以表征。本论文首次借用静电逐层自组装技术,将木质素磺酸纳(木钠,SL)与聚阳离子(聚二烯丙基二甲基氯化铵,PDAC)在固体平板(石英玻片)上逐层吸附得到多层膜。分别研究了木钠溶液条件(pH值、离子强度、浓度、温度)和木钠分子结构(分子量和磺化度)对其吸附特征的影响。主要结论如下。 在所研究的pH范围内,pH值越低,木钠溶液中的聚合物链上的电荷数越少,木钠分子在溶液中越卷曲,越有利于生成吸光度高的自组装膜,吸附速率越慢,而得到的自组装膜的表面粗糙度越大。并且木钠的脱附也会受到吸附时浸渍液和脱附时浸渍水溶液的pH值影响。 在所研究的离子强度范围内,随离子强度增加,自组装膜中SL的吸附量增大,达到吸附平衡所需的时间加长,吸附速率减慢,自组装膜表面粗糙度增加。这些现象是由于无机盐在SL溶液中引起的离子屏蔽效应所致。随着离子强度增加,SL大分子内的静电排斥力减弱,SL分子构型的卷曲程度增大。盐的种类也影响自组装膜中SL的吸附量。随着木钠浓度增加,其吸附量增加,吸附速率不变。AFM图表明随着木钠浓度增加,其自组装膜表面粗糙度增加。当木钠浓度增大到一定程度后,木钠浓度不影响SL/PDAC自组装时的吸附,木钠吸附量不再增加。 木钠溶液温度升高,木钠的吸附增加,自组装膜表面形貌颗粒状突起越多。通过研究木钠溶液的溶液行为发现,木钠溶液的温度升高促使木钠的粒径和分子量均增加,木钠溶液升高温度促使木钠分子在水溶液中发生聚集,在较高温度下发生聚集的木钠,在温度降低时能发生解聚,但是解聚会需要一定时间。 研究了木钠分子结构(分子量和磺化度)对其吸附性能的影响。其中木钠的分子量比木钠的磺化度对木钠的吸附影响更大。木钠溶液在不含盐的条件下进行自组装时,具有不同分子量的木钠的吸附性能没有明显差异。木钠在加入0.1 mol/L NaCl后进行自组装时,高分子量的木钠吸附量大,吸附速度慢,自组装膜表面粗糙且表面自由能较小;低分子量的木钠得到的结果相反。在实验条件下,木钠磺化度的大小对木钠的吸附量没有影响,但是会影响木钠吸附膜的表面润湿性能,磺化度越大,木钠吸附膜越亲水。


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