全氟基团变性聚合物表面活性剂的合成及界面吸附行为

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该文合成了三种新型的全氟基畴变性聚合物,并对其在空气-水、油-水以及固-液界面的吸行为进行了研究。在低温下以全氟辛烷基自由基引发丙烯酸聚合,产物为单端或双端全氟辛烷基团聚丙烯酸(FPAA)。GPC分子量测定结果表明,随丙烯酸的摩尔比增加,产物分子量相应增加。聚乙烯醇与全氟辛酰氯的酯化反应制得各种取代度的变性聚乙烯醇(FPVA)。离子色谱分析定量的获得聚乙烯醇分子中羟基被全氟基团取代的摩尔百分数。聚氧乙烯同全氟辛酰氯的酯化反应制得一系列不同分子量的全氟辛酰端基聚氧乙烯(FPEO)。在30℃温度下进行空气-水界面的吸附研究表明,三种新型的全氟基团变性聚合物具有极强的表面活性。可降低水界面张力至16mN/m,可与低分子全氟辛酸表面活性剂相比,但浓度却大10倍。端基取代的FPAA和FPEO聚合物占据的表面面积在32~46A<2>之间。而侧基多取代的FPVA饱和吸附时分子所占表面面积与取代度有关。三种新型的全氟基团变性聚合物在正庚烷-水界面吸附时,表面张力降低可达5mN/m以下(13℃)。在高岭石表面吸附的等温线表明,FPVA在高岭石表面吸附的等温线与全氟辛酰端基PEO的情况有所不同。三种聚合物的热力学吸附自由能在-14kJ/mol到-18kJ/mol范围。表明在表面的吸附使空气水界面能降低是一种自发过程。
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