一种超支化表面活性剂的合成及其应用制造技术

本发明专利技术涉及煤沥青乳化性能研究技术领域，特别涉及一种超支化表面活性剂，还涉及其制备方法。首先合成了一种端羟基超支化聚合物，其合成是以丁二酸酐和二异丙醇胺为原料，丁二酸酐和二异丙醇胺反应生成AB2单体，然后AB2单体按照一定的摩尔配比与三羟甲基丙烷反应生成端羟基超支化聚合物。然后将端羟基超支化聚合物改性，在其末端引入磺酸基合成一种超支化表面活性剂，与传统的乳化剂相比，超支化表面活性具有大量活性基团，表面活性高，有良好的相容性，并且乳化性能优异。将超支化表面活性剂应用到煤沥青的乳化性能研究中，能够有效的将煤沥青乳化，并且得到的煤沥青乳液稳定性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种超支化表面活性剂的合成及其应用
本专利技术涉及煤沥青乳化性能研究领域，尤其涉及到一种超支化表面活性剂的合成与应用。
技术介绍
沥青是由多种高分子组成的混合物，具有良好的物理、化学性能，包括：粘结性强、耐老化性强、防水性能好等诸多优点，因为其良好的性能被广泛应用于防水材料、道路修补等。乳化沥青是沥青的一种使用形式，与其他使用形式相比，乳化沥青能够节约40~50%的能源，并且施工方式简单，能够有效地节约使用成本，减少了加热沥青过程中对环境造成的污染。乳化沥青的制备关键是选择合适的表面活性剂，其中阴离子表面活性剂因为其品种繁多，价格低廉得到了广泛应用。阴离子表面活性剂在沥青乳化过程中起主要作用的是其阴离子活性基团，它是一种亲水性的基团，一个阴离子表面活性剂分子中往往只含有一个亲水性基团，活性基团较少，因此表面活性剂起到的乳化作用较小，存在一定的乳化缺陷。相比于这种传统的表面活性剂，超支化表面活性剂具有大量的活性末端基团，拥有三维立体结构，流变性好，溶解性能优良等优点，能够有效地降低水相和沥青相之间的表面张力，起到良好的乳化效果。随着乳化沥青行业的发展，这种使用高效、结构多样的超支化表面活性剂必将代替传统的表面活性剂，具有很大的使用空间和应用价值。
技术实现思路
针对传统的表面活性剂活性基团少的缺陷，本专利技术引入了超支化结构，在超支化结构的基础上合成出一种末端含有大量磺酸根基团的阴离子表面活性剂。这种超支化表面活性剂活性基团丰富，能够有效的降低水相和油相之间的表面张力。超支化表面活性剂的其结构如下：。(1)AB2单体的合成(2)端羟基超支化聚合物的合成(3)中间体的合成所述超支化表面活性剂，先用AB2单体与三羟基丙烷反应制备端羟基超支化聚合物，然后对端羟基超支化聚合物进行末端改性，使其末端含有大量磺酸基，该超支化表面活剂为阴离子表面活性剂。所述AB2单体是由丁二酸酐和二异丙醇在摩尔配比为1：1下反应制得，反应时间为8h。所述AB2单体与三羟基丙烷反应制备端羟基超支化聚合物，AB2单体与三羟基丙烷的摩尔配比为3：1，所需催化剂为对甲苯磺酸，反应温度控制在135℃，反应时间为12h。所述端羟基超支化聚合物与十一烯酸反应得到中间体，反应在真空度为-0.08MPa下进行，反应温度控制在105℃，反应时间为3h。所述中间体与磺化剂反应制备超支化表面活性剂，磺化剂为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，催化剂为亚硝酸钠，反应温度控制在95~105℃，反应时间为10h。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步的说明。图1为不同浓度的超支化表面活性剂溶液的表面张力。具体实施方式以下是对本专利技术具体实施方法更为详尽的陈述，目的在于阐述本专利技术的构思以及特点，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。实施方法用电子天平准确称取3.0021.g（0.03mol）丁二酸酐，置于容量为100mL的烧杯中，向烧杯中加入30mLN,N-二甲基乙酰胺（DMAc），充分溶解。向容量为500mL的三口烧瓶中加入3.9957g（0.03mol）二异丙醇胺(注意防潮)，三口烧瓶使用磁力搅拌，充氮气排出空气。将充分溶解的丁二酸酐置于容量为100mL的恒压滴管内，然后将恒压滴管安放于三口烧瓶上，打开旋塞，在半小时左右滴加完毕，之后反应8h，即制得AB2单体。向AB2单体中加入1.3417g（0.01mol）核分子三羟甲基丙烷，将其充分溶解，然后向三口烧瓶中加入0.067g的催化剂（对甲基苯磺酸）。将三口烧瓶置于油浴中加热，安装上分水器，分水器内为带水剂甲苯；在分水器上装上冷凝管，打开冷凝水；打开磁子搅拌，开始加热，控制温度在135℃左右，反应12h。反应完全之后，130℃下用旋转蒸发仪蒸去溶剂，即制得端羟基超支化聚合物。取0.01mol端羟基超支化聚合物和0.03mol十一烯酸于干燥的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于油浴中，控制温度在105℃，真空度为-0.08MPa下反应3h，得到黄褐色粘稠状超支化聚酯。取0.045molNa2SO3和0.4g催化剂NaNO3，加入装有超支化聚酯的三口瓶中，三口瓶上装有冷凝回流装置，滴加配制好的NaHSO3（9.36g）水溶液，滴加1h，在95~105℃下快速搅拌反应10h，得到超支化表面活性剂粗产品。用阴离子交换柱层析除去粗产品中的磺化剂和催化剂，流出液用0.1mol/L的盐酸调节pH值为7，然后加入无水乙醇，过滤除去生成的NaCl，将溶液转至旋转蒸发仪，在80℃下抽真空除去溶剂，得到淡黄色的固体，即为超支化表面活性剂。性能试测（1）配置不同浓度的超支化表面活性剂溶液，在室温下用表面张力仪测定溶液的表面张力，结果如下图。由图1可以看出，超支化表面活性剂水溶液在浓度为3.3×10-3mol/L时，其表面张力达到最低值25.0mN/m，而十二烷基苯磺酸钠酸钠达到CMC值的表面张力为36.5mN/m。说明超支化表面活性剂的的表面活性比十二烷基苯磺酸钠强。原因是超支化表面活性剂的活性基团比十二烷基苯磺酸钠的多。（2）用“量筒法”测定超支化表面活性剂的乳化力，用移液管分别吸取10g/L的超支化表面活性剂溶液和10g/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液各10mL于25mL量筒中，分别加入10mL的液体石蜡，用力摇动多次，每隔一段时间记录一次乳化层的体积，实验数据如下：时间/min051015202530超支化表面活性剂/mL20.014.211.610.210.210.210.2十二烷基苯磺酸钠/mL20.015.313.011.811.611.611.6由上述表格可以看出，超支化表面活性剂的乳化能力比十二烷基苯磺酸钠的乳化能力要强，原因是超支化表面活性剂的活性基团比十二烷基苯磺酸钠的多，并且超支化表面活性剂的支链也比较多，较长的支链具有很好的亲油性，使超支化表面活性剂形成的乳液稳定性更好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超化表面活性剂，其特征结构包括如下：

【技术特征摘要】
1.超化表面活性剂，其特征结构包括如下：。2.根据权利要求书1述的超支化表面活性剂，其合成方法是：先用丁二酸酐和二异丙醇胺合成AB2单体，再将AB2单体和三羟甲基丙烷反应生成端羟基超支化聚合物，然后用十一烯酸与端羟基超支化聚合物反应生成中间体，最后对中间体改性，生成末端含有磺酸基的超支化表面活性剂。3.根据权利要求书2所述的AB2单体，其合成是由丁二酸酐和二异丙醇在摩尔配比为1：1下反应制得，反应时间为8h。4.根据权利要求书2所述的端羟基超支化聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：寿崇琦，王德卫，王艳丽，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37