[发明专利]一种高分子表面活性剂及其调控油水界面张力的方法

说明书

本发明属于胶体与界面科学技术领域，具体涉及一种高分子表面活性剂及其调控油水界面张力的方法。所述高分子表面活性剂，包括组分A和组分B，所述组分A为两端封端基团均为醛基的亲水性聚合物；所述组分B为两端封端基团均为氨基的亲油性聚合物。所述调控油水界面张力的方法为向油水两相体系中加入所述高分子表面活性剂，并通过调节体系的pH调控席夫碱反应程度。与现有技术相比，本发明克服了传统的单一组分的高分子表面活性剂仅能通过改变溶液浓度调控油水界面张力的缺陷，通过加入特定高分子表面活性剂组合并调控体系pH值，利用席夫碱反应原理，实现油水界面张力的有效调控。这种调控过程更加灵活、精确、细致，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于胶体与界面科学技术领域，具体涉及一种高分子表面活性剂及其调控油水界面张力的方法。

背景技术

表面活性剂是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。典型的表面活性剂是由两种亲疏水性能截然相反的基团或链段处于同一分子的两端并以化学键连接而形成的两亲性分子。在这种非对称的极性结构中，亲油和亲水部分分别稳定地溶解于油水两相之中，并被视为本相组分，表面活性剂分子在油水界面吸附富集，使两相的表面转入分子内部，使油水两相之间不能形成明显的界面，因此能够显著地降低界面张力。

表面活性剂主要分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂，前者主要包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子型表面活性剂等，后者则以高分子表面活性剂为典型代表。高分子表面活性剂在溶剂中能够展现特殊的流变学行为和自组装特性，因此近些年来受到了越来越多的关注。高分子表面活性剂的应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域，如材料制备、微流控制、生物制药、微纳制造、临床医学、日用化工、农业生产、废水处理、油田化学等，并且发展潜力巨大。

目前，高分子表面活性剂的应用和发展所面临的关键问题之一在于现有的大部分材料体系的化学成分和分子结构较为单一，导致仅能通过改变体相浓度的方式调控油水界面张力，方法较为单一，调控范围有限，调控精度不足，很多情况下难以满足相关的工业过程或工程应用中所要求的技术指标，无法实现相应的目标功能和特征属性。

随着众多精细化工领域的发展，对高分子表面活性剂的需求必将日趋旺盛，对高分子表面活性剂的研究也须不断深入。研发新型高分子表面活性剂，扩展并丰富油水张力调控方法已成为当前研究的热点，具有重要的意义。

发明内容

为了解决油水界面张力调控方法单一的问题，本发明提供一种双组分高分子表面活性剂及其调控油水界面张力的新方法。相比与现有调控方法，本发明所述调控方法更加灵活、精确。

本发明所述的高分子表面活性剂，包括组分A和组分B；所述组分A为两端封端基团均为醛基的亲水性聚合物；所述组分B为两端封端基团均为氨基的亲油性聚合物。

本案利用席夫碱缩合反应与pH的关系特点，选择两种带有特定端基的聚合物加入油水两相中生成含有-CH＝N-结构的乳化剂。在此过程中，通过控制体系pH进而控制反应速率和反应程度，改变油水界面密度，实现调控油水界面张力的目的。

根据本发明的一些实施例，所述醛基为苯甲醛基。研究表明，在醛基上连接一个苯环得到的苯甲醛基具有更高的反应活性，因而对pH变化更加敏感，有利于提高调控的准确性。

优选地，所述亲水性聚合物为双苯甲醛基封端的聚乙二醇，化学结构式为CHO-C₆H₄-CO-O-(CH₂)₂-[O-(CH₂)₂]_n-O-(CH₂)₂-O-CO-C₆H₄-CHO，简写为FB-PEG-FB。为了获得理想的效果，对于亲水性聚合物，除了满足无毒，无刺激性，化学性质稳定的基本要求外，还应当具备良好的水溶性和可溶于有机溶剂的特点，从而更好的用于提高油水乳液的稳定性。而双苯甲醛基封端的聚乙二醇满足这些要求。