水溶性聚丙烯酸稳泡剂的研制_实验论文(编辑修改稿)

水溶性聚丙烯酸稳泡剂的研制_实验论文(编辑修改稿)内容摘要：

压力为PA，P区的液体压力为PB，则根据Laplace方程，可以确定曲面两侧的压力差(11)其中：(12)(13)将式 (2) 和 (3) 代入 (1) 得：(14)式中为液体表面张力；通常两气泡的交界面近乎平面，即，因此式(14) 可以简写成。 由于、因此，即，在这种压力差作用下，泡沫中的液体自动地从液膜处流向P区（即流向为），使液膜变薄，最终导致泡沫的破灭。 图11液膜排液机理[11] 气体透过液膜的扩散由于气泡的大小总是不均匀的，根据Laplace方程，泡沫中小气泡内的气体压力高于大气泡。 在这一压力差作用下，小气泡中气体会透过液膜扩散到大气泡中，导致小气泡变小，以致消失，而大气泡变大，最终破裂。 对于浮在液面上的气泡，气体会透过液膜直接向气相扩散，导致泡沫衰变[12]。 塞满了的气泡形成的随机性结构很大程度上与气泡大小和化学成分是不相关的。 如此美妙的几何结构催生了不少现代人的研究。 比如探究气泡生长速率如何随气泡面的数目变化而变化，以及单位容量内使表面积最小化。 还有些研究者探索气泡的阻塞——这种仿佛固态式的结构中相当长的时间内气泡们的邻里关系都保持不变。 气泡阻塞展现出某些普适特性，可以和沙粒、胶状颗粒、玻璃状分子液体等系统相比较[13]。 而气泡的作为热力学不稳定体系在通常情况下能稳定存在的因素有两点：1）被吸附的离子表面活性剂以及它们静电学斥力稳定了清洁剂薄膜。 无论对于吸附在表面的，还是那些凝聚成胶束的，这些表面活性剂的疏水端都被与水隔开。 2）薄膜能稳定存在是因为所吸附的高分子以及由此造成的GibbsMarangoni效应，这种效应导致液体从低表面张力的地方流向高表面张力的地方。 表面粘度对泡沫稳定性的影响随着体系的粘度值的增大,即液膜变薄的速度降低，因此泡沫的稳定性增加，寿命增大。 这里应当指出，表面粘度对泡沫稳定性的作用比体相粘度大，因为表面粘度不仅在数值上比体相粘度大得多，而且还增大了液膜的机械强度，使得液膜的抗扰动能力增加[14]。 气流法又称改进的Bikerman法，是根据美国API标准，模拟油气井结构设计的。 其原理是一定流速的气体通过玻璃砂滤板，滤板上盛有一定量的测试溶液，气体通过滤板后再容器（刻度量筒）中形成泡沫，如图5所示。 当固定气体的流速并使用同一容器时，流动平衡时的泡沫高度可以作为泡沫性能的量度。 由于泡沫高度是在一定气流下泡沫生成与破坏处于动态平衡时的泡沫高度，因此泡沫高度值包含泡沫稳定性及起泡性两种性能。 气流法仪器简单，重复性良好，是目前比较常用的泡沫性能评价方法之一。 但如果刻度量筒直径过小时（小于3 cm），会存在壁效应，对测试结果产生一定的误差。 本课题主要研究的是聚合物对泡沫稳定性的影响及相关的研究：1）泡沫衰变的过程的定量性研究；2）泡沫衰变与温度的关系；3）泡沫衰变与稳泡剂及粘度间的关系；4）寻找高温下稳泡效果较好的聚合物。 2 实验部分 实验设备与试剂本实验中使用的实验设备和试剂分别列于表21和表22中。 表21 实验设备仪器名称型号生产厂家量筒500mL 川制01000266号蜀牛二氧化碳瓶纯二氧化碳华东特气数显恒温水浴锅HH4国华电器有限公司大功率电动搅拌器JJ1国华电器有限公司电子秒表Google涂料粘度计XND1型涂4上海昌吉地质仪器有限公司淀粉进口食用淀粉嘉吉表22 实验试剂试剂名称型号（规格）生产厂家丙烯酸AR天津市大茂化学试剂厂正十二硫醇AR成都市科龙化工试剂厂过二硫酸钾AR广东汕头市西陇化工厂聚乙二醇CP PEG2000西陇化工股份有限公司CP PEG4000西陇化工股份有限公司CP PEG6000西陇化工股份有限公司α烯烃磺酸钠(AOS)wt%, 92%Foamix脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)wt%, 70%Ecogreen本实验用的发泡装置如图21所示：图21 发泡装置示意图 高温体系的聚合物稳泡剂的筛选在高温体系下寻找可靠的稳泡剂，在这里测试了两种高温下水溶性的高分子量的物质：聚乙二醇4000和进口食用淀粉。 实验步骤如下：1）打开水浴锅，温度设定为75 ℃；2）往量筒里加入50mL发泡剂，发泡配方是与水的质量比为1:[15]；3）分别加入稳泡剂质量分数为3%的聚乙二醇4000和进口食用淀粉进行实验；4）将量筒放入到水浴锅，使溶液温度达到水浴预设温度；5）通入二氧化碳气体，控制流速在1 L/min，发泡高度至500 mL处；6）当气泡消至450 mL处开始计时，250 mL处停止计时，记录气泡衰变时间。 聚丙烯酸的稳泡实验 发泡体系与对照组实验不加稳泡剂的实验过程如下：1）加入AOS/AES发泡液；2）在500mL的发泡量筒中加入50mL发泡液；3）打开水浴锅，分别设置75℃，55℃，26℃下实验；4）将量筒放入到水浴锅，使溶液温度达到水浴预设温度；5）通入二氧化碳气体，控制流速在1L/min，发泡高度至500mL处；6）当气泡消至450mL处开始计时，250mL处停止计时，记录气泡衰变时间。 聚丙烯酸的合成表23 丙烯酸聚合的原料配比成份药品质量分数 /%单体引发剂链转移剂丙烯酸过二硫酸钾正十二硫醇100661）打开水浴锅，温度设定为75 ℃；2）往发泡量筒中加入50 mL的发泡液；3）电子天平调零，按表23比例称取引发剂及链转移剂放入到发泡液中，用电动搅拌机搅拌1 min；4）将发泡筒法如恒温水浴中，分别加入与发泡液比为1:5，1:6，1:8，1:10，1:15的丙烯酸单体，并等待溶液温度达到水浴预设温度；5）按顺时针方向不停搅拌反应混合物，反应15 min。