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5种聚萜烯马来酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性剂表面张力、乳化性能等研究（二）
来源：林产化学与工业 浏览 893 次 发布时间:2024-11-25
2结果与讨论
2.1产品合成及表征
图2原料及产物的红外谱图
工业双戊烯中除了百分之十左右的α-松油烯具有共轭双键能直接与马来酸酐发生D-A加成反应外，γ-松油烯、双戊烯等均需在催化剂作用下发生异构化，转化为以α-松油烯为主的含有共轭双键的单环单萜才能与马来酸酐发生反应生成萜烯马来酸酐加合物，萜烯马来酸酐加合物再分别与聚乙二醇(400,600,1 000,2 000,4 000)进行反应得到对应的目标产物，分别为聚萜烯马来酸酐聚乙二醇400酯(Ⅰ)，聚萜烯马来酸酐聚乙二醇600酯(Ⅱ)，聚萜烯马来酸酐聚乙二醇1000酯(Ⅲ)，聚萜烯马来酸酐聚乙二醇2000酯(Ⅳ)和聚萜烯马来酸酐聚乙二醇4000酯(Ⅴ)。
2.1.2相对分子质量和聚合度(DP)根据GPC测试得到的相对分子质量、聚合度(DP)结果如表1所示。
表1 5种表面活性剂的相对分子质量及聚合度(DP)
由表1可知，5种高分子表面活性剂的重均相对分子质量在1 643～5 267之间，萜烯马来酸酐与聚乙二醇2 000反应得到的表面活性剂重均相对分子质量最大，表面活性剂的聚合度随着聚乙二醇相对分子质量的增大呈先增大后减小的趋势，化合物Ⅱ聚合度最大，为4.9。
2.2表面活性性能
图3 5种表面活性剂的γCMC-C曲线
2.2.1 CMC及γCMC将5种聚萜烯马来酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性剂配成一定浓度的水溶液，通过Wilhelmy板测试法，利用Sigma 701草莓视频性福宝测定，作出γCMC-浓度(C)曲线，如图3所示。
由图3可见，25℃时表面活性剂的表面张力随着溶液质量浓度的增大而减小。当浓度达到一定值时，溶液表面张力降到最低值，此时再增加质量浓度，溶液表面张力几乎不变。表面活性剂的CMC值和γCMC具体见表2。由表2可知，5种表面活性剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的CMC值分别为6.5、2.1、2.7、3.3和5.5 g/L，对应的γCMC分别为42.0、38.2、39.8、42.1和33.7 mN/m。CMC和γCMC随着聚乙二醇相对分子质量的增大呈现先减小后增大的趋势，化合物Ⅱ的CMC值和γCMC最佳。
2.2.2 EP、FP和HLB值5种表面活性剂的乳化性能、泡沫性能及亲水亲油平衡值如表2所示。
表2 5种表面活性剂的表面活性
表面活性剂可以显著降低水/油界面张力，同时在界面吸附形成界面膜，界面膜强度越大，乳状液越稳定，分水时间越长，乳化能力越强。由表2可知，5种表面活性剂随着聚乙二醇相对分子质量的增大，乳化性能降低，表面活性剂Ⅰ乳化性能最好，达到780 s。
泡沫是由于空气和其他气体从液面下通入，液体发生膨胀，并以液膜将气泡包围而成的，表面活性剂Ⅴ的起泡性较好，起泡高度达到64 mm，5 min后对应的泡沫高度为23 mm。
HLB值是表面活性剂亲水-亲油平衡的定量反映。HLB值越大，亲水性越强，HLB值越小，亲油性越强。5种表面活性剂的HLB值均大于16，具有较好的亲水性；随着聚乙二醇相对分子质量的增大，HLB值呈增大的趋势，可用作O/W型乳化剂、洗涤剂、增溶剂等。
3结论
3.1以工业双戊烯为原料，先合成萜烯马来酐加合物，再分别与不同相对分子质量的聚乙二醇(400，600，1 000，2 000，4 000)反应，合成了5种聚萜烯马来酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性剂(Ⅰ～Ⅴ)，并用红外光谱仪和凝胶色谱仪对结构进行了确证。
3.2 5种聚萜烯马来酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)的CMC值分别为6.5、2.1、2.7、3.3和5.5 g/L，γCMC分别为42.0、38.2、39.8、42.1和33.7 mN/m。随着聚乙二醇相对分子质量的增大CMC和γCMC均呈现先减小后增大的趋势，化合物Ⅱ表面活性最佳；随着聚乙二醇相对分子质量的增加，聚合度(DP)先增大后减小，化合物Ⅱ聚合度最大，为4.9。
3.3 5种表面活性剂均具有很好的乳化性能(EP)，且随着聚乙二醇相对分子质量的增大，EP逐渐减小，表面活性剂Ⅰ乳化性能最好，达到780 s。5种表面活性剂均具有很好的泡沫性能(FP)，表面活性剂Ⅴ的起泡性最好，起泡高度达到64 mm，5 min后对应的泡沫高度为23 mm，5种表面活性剂的HLB值均大于16，具有较好的亲水性，且随着聚乙二醇相对分子质量的增大，HLB值增大，亲水性增强。