[发明专利]一种丙烯酸松香基高分子表面活性剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开一种丙烯酸松香基高分子表面活性剂，由亲油单体丙烯酸松香甲基丙烯酸缩水甘油酯及亲水单体甲基丙烯酸聚乙二醇酯共聚得到，主要产物的结构通式如下：其中甲基丙烯酸聚乙二醇酯单体的分子量范围为200~1000。本发明还公开该类表面活性剂的制备方法：松香与丙烯酸进行D‑A加成制备丙烯酸松香，丙烯酸松香与甲基丙烯酸缩水甘油酯发生酯化反应生成亲油单体丙烯酸松香甲基丙烯酸缩水甘油酯，亲油单体丙烯酸松香甲基丙烯酸缩水甘油酯与亲水单体甲基丙烯酸聚乙二醇酯（200~1000）以不同物质的量比发生自由基共聚反应得到高分子表面活性剂，所得高分子表面活性剂的数均分子量范围为2282~6598；制备的表面活性剂临界胶束浓度范围为0.008~0.01g/L，表面张力的范围在54.8~55.5mN/m；本发明还公开该表面活性剂的用途，作为分散剂，通过强的疏水作用和范德华力分散碳纳米管，透射电镜表明这类表面活性剂对碳纳米管具有很好的分散性能。

技术领域

本发明涉及一种绿色高分子表面活性剂，尤其涉及一种丙烯酸松香甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸聚乙二醇酯共聚物及其制备方法和在分散碳纳米管中的应用。以天然资源松香为原料制备高分子表面活性剂，结构中含有松香的三元菲骨架结构既作为亲油基团又作为交联基团，作为分散剂运用在碳纳米管中具有较好的分散性。

背景技术

自从1991年lijima发现了碳纳米管以来，碳纳米管就由于其独特的热稳定性，机械性能和电学性能而得到广泛的关注，但是碳纳米管分子间强的范德华力和π-π相互作用导致其在大多数溶剂和水中都很容易发生团聚，所以碳纳米管的广泛应用就受到了很大的限制。在一些需要被分散的单管的应用领域，迫切需要有效的方法将碳纳米管分散在溶剂或水中。目前常用的分散方法有共价键修饰法和非共价键法。但是用共价键修饰的方法会破坏碳纳米管的电子结构，从而改变碳纳米管的固有性能，而非共价键的方法会保留碳纳米管的原有性能所以成为更有优越性的方法。在已报道的碳纳米管分散剂中，两亲性表面活性剂和聚合物大分子是常用的非共价键碳纳米管修饰剂。此外，已有研究发现具有芳香结构的表面活性剂具有更好的分散性能，芘由于其独特的四环刚性结构而常被用作分散碳纳米管，不足之处在于芘主要存在于煤焦油沥青的蒸馏物中，且具有毒性。

随着环保意识的不断增强，迫切需要开发绿色环保型分散剂，用天然资源代替石化资源。类似于芘的四环刚性结构，松香具有三环二萜刚性结构且松香是一种来源丰富、价格低廉的可再生型天然资源。其主要成分是树脂酸，利用树脂酸所具有的活性基团可以合成一系列与脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺类表面活性剂结构相似而性能独具特色的产品。同时，松香是天然产物，由其合成的一系列表面活性剂具有较好的生态性能。如今对表面活性剂原料的需求量巨大，价格不断上涨，而对环境保护的要求又日益提高的条件下，开发利用松香类表面活性剂，无疑具有巨大的资源优势，一方面可以丰富表面活性剂产品种类，另一方面也为提高松香的附加值提供一条有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丙烯酸松香基高分子表面活性剂，丙烯酸松香甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸聚乙二醇酯共聚物及其制备方法和用途。该表面活性剂以生物质资源松香为原料，具有很好的表面活性，且含有松香的三元菲骨架结构，作为分散剂分散碳纳米管具有较好的分散性。

本发明采用如下技术方案：一种丙烯酸松香基高分子表面活性剂，其主要产物结构通式如下：

采用的是大分子单体自由基聚合法：第一步，松香与丙烯酸发生加成反应，生成丙烯酸松香；第二步，丙烯酸松香与甲基丙烯酸缩水甘油酯发生酯化反应，生成丙烯酸松香甲基丙烯酸缩水甘油酯；第三步，丙烯酸松香甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸聚乙二醇酯以不同物质的量之比发生自由基共聚反应得到目标产物。