探索嵌段聚醚的结构、性能及在废纸脱墨中的应用

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1、浙江大学材料与化学工程学院硕士学位论文嵌段聚醚的结构、性能及在废纸脱墨中的应用姓名：王春晖申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李伯耿;李宝芳20080515摘要嵌段聚醚作为一种高性能的表面活性剂，在废纸脱墨中有着潜在的应用价值。HLB值是表征表面活性剂溶液性质的重要参数，用于判断表面活性剂的亲水性和亲油性大小。论文首先比较了三种HLB值的实验测定法一分配系数法、临界胶束浓度法和浊点法。发现三种实验方法都存在局限性，分配系数法在测定HLB值较大的物质时变得复杂而不准确；临界胶束浓度法则在低HLB值时测量难度变大、相对误差增大；浊点法受物性因素影响，对于部分水溶液体

2、系无法测定而失效。其次，我们针对HLB值的理论测算，发展了一个基于基团贡献非等效观点的新模型。针对由聚氧乙烯(EO)、聚氧丙烯(PO)构成的嵌段聚醚，引入了一个同性质重复结构单元段中链节贡献大小随位置依次递减的函数，从而得到了HLB值与分子结构相关联的新算式。与先前的关联式相比，该式更加准确。最后，我们分别采用单因素逐一试验法和正交试验法考察了单组分表面活性剂和复配体系(--嵌段聚醚和阴离子表面活性剂的复配)应用于不同废纸的脱墨过程——中国废报纸、美国废报纸、中国废混合办公废纸和美国废混合办公废纸。发现复配表面活性剂的脱墨效果优于单组分表面活性剂，同时更有经济价值。该

3、论文对HLB值的理论计算和开发废纸脱墨新技术有着指导意义。关键词：表面活性剂，嵌段聚醚，亲水亲油平衡值，模型，脱墨，复配体系Keywords：Surfactant，Blockpolyether,Hydrophile-lipophilebalance，Modeling，Deinking，Blendsystem*士日lJ舌表面活性剂在工业上和日常生活中有着广泛的应用，亲水亲油嵌段共聚物作为表面活性剂的一个大类，越来越受到人们的重视，研究及应用非常活跃。亲水亲油平衡(HLB)值是表征表面活性剂溶液性质的重要参数。它的测定方法有多种，但都有一定的局限性，存在着各自的适用范围。

4、文献也提出了一些基于基团贡献原理的HLB值计算模型，但这些模型都忽略了基团所处的位置，将各链段中的基团贡献度平均化，仅仅考虑了基团数(即假定HLB值与基团数呈线性关系)，计算值与实际值存在着较大的误差。这显然不能描述结构呈多嵌段的非离子表面活性剂，更不能用于指导新型嵌段聚醚的设计与合成。非离子表面活性剂由于其良好的洗涤、润湿等多种性能，发展极为迅速，应用越来越广泛，尤以嵌段共聚物最受重视。随着环境的恶化、自然资源的短缺，进行废纸的回收、脱墨与纸纤维再利用已越来越受人们的重视。但是目前国内使用的废纸脱墨剂大部分要依赖进口，实现脱墨剂的国产化已迫在眉睫。非离子表面活性剂是

5、废纸脱墨剂的一个重要组分，它具有脱墨效果好、环境污染小、适用面广等优点。但嵌段聚醚作为一种制备工艺相对简单、结构与性能广泛可调的新一类非离子表面活性剂，其应用于脱墨剂的研究还很不足，有关其结构与表面活性对脱墨效果的影响也无全面报道。此外，现今脱墨剂中所使用的表面活性剂大多只有一种，但随着回收废纸及油墨的多样化，人们急需开发对混合纸有良好脱墨效果且更为廉价的复合表面活性剂型脱墨剂。第一章文献综述1．1表面活性剂表面活性剂是一类能够改变溶液性质的表面活性物质，它聚集(吸附)在像油与水那样的相互排斥的界面上，起到降低界面张力的作用。表面活性剂具有洗涤、润湿、渗透、分散、乳化

6、、增溶、增稠等多方面作用和功能，除大量用于合成洗涤剂和化妆品工业外，还广泛用于纺织、造纸、医药、石油、化肥、涂料、农业等各个领域。表面活性剂在国民经济各部门的用量虽少，但能起到改进工艺、提高质量、增加产量、降低消耗、节约能源、提高生产效率和经济效益等关键作用。在国际上，表面活性剂有“工业味精’’之称‘11。表面活性剂作为精细化工的主要分支，其规模发展将在全球尤其亚太地区呈增长趋势，1999---2005年我国工业表面活性剂产量6年间平均增长率为22．．99％，如表1．1。表1．11999～2005年我国工业表面活性剂产量统计12lTable1．1Chinaproduc

7、tionreportsofindustrysurfactantbetween1999and2005Year19992000200l2002200320042005Production／×104t39．0047．5057．5091．13110．20120．00135．00Annualgrowthrate／％6．7021．7921．0558．4920．938．8912．50同期国内表面活性剂进出口增长迅速，表面活性剂进口年均增长为18．78％；出口年均增长为24．04％；净进口年均增长为16．80％，进出口统计数值如表1．2。由表1．2可以看出，我国表面