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聚己内酯型氟碳表面活性剂的合成、性能及应用研究

作　者: 郑兴
导　师: 张永明
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料学
关键词: 聚己内酯 氟碳表面活性剂 混杂表面活性剂 聚氨酯 表面张力 热稳定性
分类号: TQ423
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 92次
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内容摘要


氟碳表面活性剂是一类具有全氟或者部分氟化碳链的表面活性剂。由于它具有高表面活性,低表面张力和临界胶束浓度,同时也有良好的热稳定性和化学稳定性,因此在涂料、油漆、化妆品、洗涤剂和食品等行业中具有广泛的应用。本文通过对六氟环氧丙烷分子进行聚合得到了三个聚合度的全氟-2,5-二甲基-3,6-二氧壬酰氟,再利用分子量为1000,2000和3000的聚己内酯二元醇和该酰氟发生酯化反应,制备了一系列分子链长度不同的,新型的聚己内酯型氟碳表面活性剂。通过红外光谱,核磁共振波谱以及紫外光谱等方法对产物分子结构进行了鉴定和确认,从不同角度证实了聚己内酯上羟基信号的消失和酰氟分子中羰基氟原子的消失。对该系列的氟碳表面活性剂分子的有机溶剂溶液进行了表面张力的测试,研究了不同分子量以及不同有机液体的极性对于表面性能的影响。测试结果表明,随着表面活性剂分子的分子量增加,表面活性剂的最低表面张力,但是饱和吸附量和吸附层厚度在增加。而有机溶剂极性越弱,则表面活性剂分子在气-液界面聚集的倾向越高。进而对有机溶剂中的表面活性剂分子可能具备的排布方式进行了探讨和分析。通过不同方法对该表面活性剂分子的亲水亲友平衡值(HLB值)进行测定,发现这类表面活性剂是很好的增溶剂和乳化剂。通过热失重分析发现,该表面活性剂具有一定的热稳定性,在150℃下不发生明显分解,但是氟羰基的加入减弱了聚己内酯的热稳定性。由于氟碳表面活性剂能够对于材料表面进行改性,因此将其添加入聚氨酯材料中并成膜,通过接触角的测定对其表面改性进行了研究。结果表明,加入氟碳表面活性剂后,聚氨酯膜的疏水性有了明显的改善。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
第一章 综述  8-22
  1.1 表面活性剂的分类  8-11
    1.1.1 按溶解性分类  8
    1.1.2 按分子量分类  8-9
    1.1.3 按亲水基分类  9-11
  1.2 氟碳表面活性剂  11-13
    1.2.1 传统氟碳表面活性剂  11-12
    1.2.2 新型氟碳表面活性剂  12-13
  1.3 氟碳表面活性剂的结构和物理特性  13-14
  1.4 氟碳表面活性剂的合成和应用  14-17
    1.4.1 电解氟化法  14-15
    1.4.2 氟烯烃调聚法电解氟化法  15-16
    1.4.3 氟烯烃齐聚法电解氟化法  16-17
  1.5 氟碳表面活性剂的应用  17-19
  1.6 氟碳表面活性剂的研究进展  19-20
  1.7 本文主要工作内容  20-22
第二章 聚己内酯型氟碳表面活性剂的合成与表征  22-32
  2.1 实验部分  22-24
    2.1.1 仪器与试剂  22-23
    2.1.2 合成路线  23
    2.1.3 合成步骤  23-24
    2.1.4 结构表征和性能测试  24
  2.2 结果与讨论  24-32
    2.2.1 全氟-2,5-二甲基-3,6-二氧壬酰氟的红外光谱分析  24-25
    2.2.2 全氟-2,5-二甲基-3,6-二氧壬酰氟的核磁共振波谱分析  25-27
    2.2.3 聚己内酯型氟碳表面活性剂的红外光谱分析  27-28
    2.2.4 聚己内酯型氟碳表面活性剂的核磁共振波谱分析  28-30
    2.2.5 聚己内酯型氟碳表面活性剂的紫外光谱分析  30-32
第三章 聚己内酯型氟碳表面活性剂的表面活性  32-44
  3.1 实验部分  33
    3.1.1 仪器与试剂  33
    3.1.2 表面张力测试  33
  3.2 结果与讨论  33-44
    3.2.1 聚己内酯系氟碳表面活性剂的表面张力测试  33-34
    3.2.2 聚己内酯系氟碳表面活性剂三氯甲烷溶液的临界胶束浓度  34-36
    3.2.3 聚己内酯系氟碳表面活性剂在三氯甲烷中的表面吸附现象  36-40
    3.2.4 聚己内酯系氟碳表面活性剂在不同有机溶剂中的表面吸附现象  40-42
    3.2.5 聚己内酯系氟碳表面活性剂的表面吸附效本因子  42-44
第四章 聚己内酯型氟碳表面活性剂的其它性能和应用  44-57
  4.1 实验部分  44-45
    4.1.1 仪器与试剂  44
    4.1.2 表面活性剂的热稳定性能  44
    4.1.3 浊数的测试  44-45
    4.1.4 溶剂抑制挥发性测试  45
    4.1.5 表面活性剂对聚氨酯材料的表面改性  45
  4.2 结果与讨论  45-57
    4.2.1 聚己内酯型氟碳表面活性剂的亲水亲油平衡值（HLB）  45-50
    4.2.2 聚己内酯型氟碳表面活性剂的热稳定性能  50-52
    4.2.3 聚己内酯型氟碳表面活性剂的溶剂抑制挥发性  52-54
    4.2.4 聚己内酯型氟碳表面活性剂对聚氨酯材料的改性  54-57
第五章 全文总结  57-58
参考文献  58-65
致谢  65-67

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 表面活性剂
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