[发明专利]一种木质素基阴阳离子型高分子表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子表面活性剂，特别是涉及一种木质素基阴阳离子型高分子表面活性剂及其制备方法。

背景技术

木质素是自然界第二大天然可再生资源，是人类未来的重要资源。工业上使用的木质素主要来自造纸业的副产物，价格低廉且产量大。造纸工业主要以化学制浆为主，分为碱法和酸法两种。木质素磺酸盐来是酸法制浆的副产物，具有C₉疏水骨架外还具有磺酸根强亲水基团和羧酸，酚羟基等弱电离基团，具有较好的水溶性，是一种天然高分子阴离子表面活性剂。可广泛应用于工业领域，如可用作混凝土减水剂、水煤浆添加剂、油田牺牲剂、农药分散剂等。木质素磺酸盐的应用主要基于其能吸附于颗粒表面起到分散稳定作用。木质素磺酸盐水溶性高分子在工业中的应用虽然非常广泛和成熟，但是通常被认为是一种“万金油”式的精细化工产品，虽然用途广泛，但是效能普遍一般，难以发展为某个或某些工业领域的高效、主流的助剂产品。

在过去几十年，阴阳离子表面活性剂的复配已有很多研究。由于复配体系带有相反电荷的离子头基间的强静电相互作用以及烃基间的憎水相互作用，其水溶液表现出复杂的相行为和丰富的微观结构。阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂复配后产生强烈的相互作用，容易形成胶束，复配物有更低的临界胶束浓度(CMC)，表面活性明显提高。Li等(YB Li,XD Chen,MQ Zhang,et al.Macromolecular Aggregation of Aqueous Polyacrylic Acid in the Presence of Surfactants Revealed by Resonance Rayleigh Scattering.Macromolecules,2008,41:4873‐4880)通过雷利光散射法研究了聚丙烯酸(PAA)与阴离子表面活性剂季铵盐型阳离子表面活性剂(CTAB)的相互作用。结果表明阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂存在强烈的相互作用力，CTAB添加量的不同，PAA链呈现缠绕与分散状态，并且CTAB在两条PAA链之间形成球状胶束。Sajid Ali等(M.Sajid Ali,M.Suhail,G Ghosh,et al.Interactions between cationic gemini/conventional surfactants with polyvinylpyrrolidone:Specific conductivity and dynamic lightscattering studies.Colloids and Surfaces A:Physicochem.Eng.Aspects,2009,350:51‐56)研究了聚乙烯吡咯烷酮与CTAB的复配体系，结果表明复配物的CAC有所降低，CTAB添加量增多时，复配物的粒径有所增大。Penfold等(J.Penfold,R.K.Thomas,D.J.F.Taylor.Polyelectrolyte/surfactant mixtures at the air‐solution interface.Current Opinion in Colloid&Interface Science,2006,11:337‐344)研究了聚合物与表面活性剂的复配机理，认为控制表面行为的是表面能，并且聚合物/表面活性剂的构造和聚合物/表面活性剂的表面活性的竞争是关键因素，但是需要建立表面动力学才能更好地研究聚合物与表面活性剂相互作用机理。Kogej等(K.Kogej.Association and structure formation in oppositely charged polyelectrolyte‐surfactant mixtures.Advances in Colloid and Interface Science,2010,158:68‐83)研究了相反电荷的聚电解质与表面活性剂的聚集行为和构象变化，结果表明相反电荷物质之间的剧烈作用主要来自静电作用，但是疏水链的构型及特性也有一定影响。