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5種聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性劑表面張力、乳化性能等研究（二）
來源：林產化學與工業 瀏覽 660 次 發布時間:2024-11-25
2結果與討論
2.1產品合成及表征
圖2原料及產物的紅外譜圖
工業雙戊烯中除了百分之十左右的α-松油烯具有共軛雙鍵能直接與馬來酸酐發生D-A加成反應外，γ-松油烯、雙戊烯等均需在催化劑作用下發生異構化，轉化為以α-松油烯為主的含有共軛雙鍵的單環單萜才能與馬來酸酐發生反應生成萜烯馬來酸酐加合物，萜烯馬來酸酐加合物再分別與聚乙二醇(400,600,1 000,2 000,4 000)進行反應得到對應的目標產物，分別為聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇400酯(Ⅰ)，聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇600酯(Ⅱ)，聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇1000酯(Ⅲ)，聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇2000酯(Ⅳ)和聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇4000酯(Ⅴ)。
2.1.2相對分子質量和聚合度(DP)根據GPC測試得到的相對分子質量、聚合度(DP)結果如表1所示。
表1 5種表面活性劑的相對分子質量及聚合度(DP)
由表1可知，5種高分子表面活性劑的重均相對分子質量在1 643～5 267之間，萜烯馬來酸酐與聚乙二醇2 000反應得到的表面活性劑重均相對分子質量最大，表面活性劑的聚合度隨著聚乙二醇相對分子質量的增大呈先增大后減小的趨勢，化合物Ⅱ聚合度最大，為4.9。
2.2表面活性性能
圖3 5種表面活性劑的γCMC-C曲線
2.2.1 CMC及γCMC將5種聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性劑配成一定濃度的水溶液，通過Wilhelmy板測試法，利用Sigma 701表面張力儀測定，作出γCMC-濃度(C)曲線，如圖3所示。
由圖3可見，25℃時表面活性劑的表面張力隨著溶液質量濃度的增大而減小。當濃度達到一定值時，溶液表面張力降到最低值，此時再增加質量濃度，溶液表面張力幾乎不變。表面活性劑的CMC值和γCMC具體見表2。由表2可知，5種表面活性劑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的CMC值分別為6.5、2.1、2.7、3.3和5.5 g/L，對應的γCMC分別為42.0、38.2、39.8、42.1和33.7 mN/m。CMC和γCMC隨著聚乙二醇相對分子質量的增大呈現先減小后增大的趨勢，化合物Ⅱ的CMC值和γCMC最佳。
2.2.2 EP、FP和HLB值5種表面活性劑的乳化性能、泡沫性能及親水親油平衡值如表2所示。
表2 5種表面活性劑的表面活性
表面活性劑可以顯著降低水/油界面張力，同時在界面吸附形成界面膜，界面膜強度越大，乳狀液越穩定，分水時間越長，乳化能力越強。由表2可知，5種表面活性劑隨著聚乙二醇相對分子質量的增大，乳化性能降低，表面活性劑Ⅰ乳化性能最好，達到780 s。
泡沫是由于空氣和其他氣體從液面下通入，液體發生膨脹，并以液膜將氣泡包圍而成的，表面活性劑Ⅴ的起泡性較好，起泡高度達到64 mm，5 min后對應的泡沫高度為23 mm。
HLB值是表面活性劑親水-親油平衡的定量反映。HLB值越大，親水性越強，HLB值越小，親油性越強。5種表面活性劑的HLB值均大于16，具有較好的親水性；隨著聚乙二醇相對分子質量的增大，HLB值呈增大的趨勢，可用作O/W型乳化劑、洗滌劑、增溶劑等。
3結論
3.1以工業雙戊烯為原料，先合成萜烯馬來酐加合物，再分別與不同相對分子質量的聚乙二醇(400，600，1 000，2 000，4 000)反應，合成了5種聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性劑(Ⅰ～Ⅴ)，并用紅外光譜儀和凝膠色譜儀對結構進行了確證。
3.2 5種聚萜烯馬來酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)的CMC值分別為6.5、2.1、2.7、3.3和5.5 g/L，γCMC分別為42.0、38.2、39.8、42.1和33.7 mN/m。隨著聚乙二醇相對分子質量的增大CMC和γCMC均呈現先減小后增大的趨勢，化合物Ⅱ表面活性最佳；隨著聚乙二醇相對分子質量的增加，聚合度(DP)先增大后減小，化合物Ⅱ聚合度最大，為4.9。
3.3 5種表面活性劑均具有很好的乳化性能(EP)，且隨著聚乙二醇相對分子質量的增大，EP逐漸減小，表面活性劑Ⅰ乳化性能最好，達到780 s。5種表面活性劑均具有很好的泡沫性能(FP)，表面活性劑Ⅴ的起泡性最好，起泡高度達到64 mm，5 min后對應的泡沫高度為23 mm，5種表面活性劑的HLB值均大于16，具有較好的親水性，且隨著聚乙二醇相對分子質量的增大，HLB值增大，親水性增強。