丁醇聚醚嵌段对泡沫性能的影响

丁醇聚醚是指以丁醇为原料，在碱性催化剂下，与环氧乙烷(eo)和环氧丙烷(po)结合形成的聚醚。具有良好的流动性和粘度，可逆解，具有良好的润湿性、耐热性、抗静电性和表面性能，不结焦，低泡沫等特点，广泛应用于纺织、金属加工和设备清洁等领域。美国联合碳化合物公司的cson系列和道化公司的synalox系列主要用于水基开采溶液、润滑剂、缝纫机、精细纤维纺织油剂等。随着聚醚的应用日趋广泛，有必要对丁醇聚醚的结构与性能进行深入研究，作者合成了一组具有相同EO/PO比和相对分子质量，不同醚链结构1.1环氧丙烷法聚醚合成反应工艺流程如下：聚合反应在5L不锈钢高压反应釜中进行，将准确称量的正丁醇和氢氧化钾加入反应釜中，氢氧化钾加入量为预定产物质量的0.3%。抽真空并用高纯氮气置换4次，先根据目标产物、聚合。反应温度在105～140℃,反应压力低于0.4MPa。无规聚醚先将EO和PO混合均系压力恒定30min,然后通入第2种1.3表面张力和热失重率黏度为(30±0.1)℃时的运动黏度；浊点为p(聚醚)=10g/L的水溶液由浊变清时的温度；乳化力为p(聚醚)=10g/L的水溶液与10Pa·s矿物油振荡混合后，分出10mL水时所用g/L的水溶液猛烈振动后初始、5min和30min时的泡沫高度；采用烘箱法200℃测定2g样品热失重率；流动点和凝固点为50g样品冷冻至完全凝固后，开始流动和完全融化变为透明时的温度。2聚醚改性的聚醚比选择环氧乙烷和环氧丙烷共聚醚中，EO和PO单元在分子链上的排列方式可以有无规、嵌段或无规局部嵌段以及多嵌段等，完全无规和嵌段是排列方式的2种极限情况。由表1可见，5个样品具有相同相对分子质量(1100)和EO/PO比(50/50),BR是EO和PO单元完全分散的无规醚链结构对性能的影响见表2。由表2可见，聚醚醚链上EO和PO单元的排列顺序对表面性能的影响很大，最显著的变化是润湿速度从无规聚醚的97s提高到嵌段聚醚BPE的3.3s,增加近30倍，表面张力从54.2mN/m降低为46.0mN/m,乳化力由420s增加到880s,浊点降低近一半，这些性能的变化趋聚醚醚链上E₀和P₀单元的集中，由无规聚性能的变化幅度进一步加大，完全集中的嵌段聚醚BPE性能变化达到最大。分别比较表2集中对润湿、乳化力、浊点和表面张力的影响更为显著,将BPEP中的两个5PO小嵌段集中为BPE中的一个10PO大嵌段，润湿由10.2s上升为3.3s,提高3倍，浊点降低8.5℃,表面张力和乳化力也有明显的变化，而将BEPE中的两个5EO小嵌段集中为BEP中的一个10EO基相连，对表面性能影响更大。比较PO嵌段与丁氧基相连的BPE和EO嵌段与丁氧基相连的BEP,可以发现前者的浊点比后者低13℃,润湿速度快9倍，乳化力高近1倍，表面张力元分布具有一定分散性的BPEP,同丁氧基相连的只是一个5PO小嵌段，与EO、PO完全集中，而且亲水EO嵌段位于分子链中部与丁氧基相连，PO嵌段位于分子链末端的嵌段聚醚BEP相比，润湿速度和乳化力仍然明显高于后者，构的低泡异构十三醇嵌段聚醚相似。性能起着决定性作用，其影响比端基类型要大得多。尤其是低沸点引发剂聚醚采用分步合着目标聚醚的性能。当于在一定程度上增加了引发剂的碳链长度，因而对聚醚润湿和泡沫性能的影响更加显著不同醚链结构丁醇聚醚的热性能见表3。从表3可以看出，丁醇聚醚醚链中EO和PO单元的排列方式，对聚醚的流动温度和凝固点(即聚醚变为完全透明时的温度)影响很大。无规聚醚的低温性能最好，流动温度和凝固点都浑浊液体。聚醚的流动温度和凝固点随醚链结构的变化规律与表面性能一致，聚醚分子链可以使聚醚流动温度和凝固点升高，而且PO的集中影响更大。醚链上EO和PO单元从分散到集中形成嵌段聚醚200℃20min和120min的耐热性都比无规聚醚差，尤其是PO嵌段与丁氧基相连,EO嵌段位于分子末端的BPE,120min热失重率比无规聚醚高55%,比PO链段封端的BEP高33%,与文献报道的EO封端热稳定性高，PO封端热稳定性差不同。嵌段聚醚热失重率高于无规聚醚，是由于PO嵌段中可能存在“头头”相连的“”结构，PO中的侧甲基使分子内能会使相邻的PO嵌段空间位阻更大，因而大幅度降低了整个分子的热稳定性。动温度和凝固点最高。3丁醇聚醚分子链的合成(1)对聚醚性能起决定作用是与引发剂烷氧基直接相连的基团种类(EO或PO),而不是末端、乳化力、泡沫消失速度和凝固点分别提高30倍、1倍、4倍和36℃,浊点、表面张力、形成