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树枝状疏水改性碱溶丙烯酸乳液合成及其流变学行为

刘瑞  
【摘要】:我们将带有疏水烷基链的二尾和三尾的苯甲酰氯分别与分子量为1000的聚乙二醇、甲基丙烯酰氯反应合成了两种新的可聚合两亲性树形-线团大单体—3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(F2)和3,4,5-三(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(F3),通过核磁、红外、元素分析等对产物进行了表征。然后使用一种新型的高效的阴离子型表面活性剂TR-70,以过硫酸铵(APS)为引发剂,将制备的F1、F2以及实验室已制备的高级脂肪酸聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(F1)分别与甲基丙烯酸(MAA),丙烯酸乙酯(EA)进行乳液聚合,合成出了一系列新型的碱溶性疏水改性的缔合型丙烯酸类乳液增稠剂:1)不同功能单体(F2)含量:0%,3.5%,5.17%,10.5%;2)不同MAA含量:20%,30%,40%;3)不同的功能单体:摩尔比为F1:F2:F3=6:3:2。 我们对合成的一系列丙烯酸类缔合型乳液增稠剂的流变学行为进行了研究:粘度随剪切速率的变化和贮能模量(G')损耗模量(G")随着角频率的变化。当体系的pH值上升到6.5左右时,所有的疏水改性丙烯酸增稠剂样品都存在一个粘度的剧增。我们还发现功能单体含量,丙烯酸含量以及增稠体系的整体固含量都会对体系的增稠效果产生影响。随着功能单体的含量从0wt%上升到10.5wt%过程中,增稠体系的增稠效果也随之增加。在保持其他各组分含量不变的情况下,MAA含量从20%上升到40%的过程中,体系的增稠效果也呈现出上升的趋势;随着固含量的上升体系的粘度也表现出增加的趋势。当功能单体尾链数发生变化时,在保证聚合物主链上的总疏水尾链数不变的前提下,我们发现随着尾链数的增加,体系的零切粘度变现出上升的趋势。 通过G'、G"随角频率变化的测试,我们研究了各体系的内部结构,结果表明:1)加入功能单体前,随着体系pH值的升高,G'始终小于G",表明没有形成完善的网络结构;但加入功能单体后,当pH上升时,我们发现体系的G'从小于G"转变为大于G",表明体系形成了较为完善的网络结构。2)随体系固含量的上升,在低固含量时G'G",而在高固含量时,G'G",表明固含量的提高有利于体系形成完善的网络结构。3)当MAA含量不同时,体系始终表现为G'G",表明体系都形成了网络结构,但是随着MAA含量的上升,G'表现为不在随着角频率变化,说明体系中的网络交联点增加了,体系的网络结构更加完善。4)当保持体系疏水尾链数不变时,功能单体上的疏水尾链数越多,体系的G'增加,且G'与角频率的关系由线性增加转变为不受角频率的变化影响,说明形成的有效疏水交联点就更多,体系的缔合网络结构越完整。 本工作研究结果首次阐明了这种新的两亲性树形-线团大单体在疏水改性的碱溶性丙烯酸乳液及缔合增稠剂领域中的潜在应用。


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