树枝状大分子的合成及其对模拟含油污水破乳性能的研究

论文摘要

树枝状大分子是一类新型合成高分子,具有三维、高度有序、单分散性好等特点,可以从分子水平上控制、设计分子的大小、形状、结构和功能基团。基于这些独特的结构特点,关于树枝状分子功能和用途的开发已成为当前的一个研究热点。本论文合成了0.5～3.0代聚酰胺-胺（PAMAM）树枝状大分子,并对整代产品进行端基改性得到改性的PAMAM阳离子树状分子（M-PAMAM）,对各系列产品进行结构表征,测定了各系列产品的表面活性,并考察了整代PAMAM及其改性产品对O/W型模拟含油污水的破乳除油性能。具体研究内容和结果如下:1.采用发散合成法以乙二胺为引发核,交替与丙烯酸甲酯和乙二胺进行Mickeal加成和酰胺化缩合反应,合成了0.5～3.0代聚酰胺-胺树枝状大分子,通过红外光谱、核磁共振谱和端基滴定等手段对所得产品的结构进行了表征,结果表明得到的产品的结构与理论产物分子结构相符。并从反应温度、投料比、反应时间等方面对合成条件进行了优化,找到了比较合适的反应条件。2.对端基为氨基的整代PAMAM进行了端基改性。整代PAMAM与环氧氯丙烷、三乙胺反应得到改性的PAMAM阳离子树状分子。并从反应温度、投料比、反应时间等方面探讨了反应的最佳合成工艺条件,并采用红外光谱、核磁共振对产品进行了结构表征,结果表明所得产品与预期产物结构一致。3.运用最大气泡法测定了各系列产品水溶液的表面活性。结果表明,半代PAMAM具有一定的表面活性,但其降低水的表面张力能力比传统的表面活性剂要弱。整代产品基本上没有表面活性。改性的PAMAM-阳离子树枝状则具有较高的表面活性。4.本文着重研究了整代PAMAM及其改性产品M-PAMAM对O/W型模拟含油污水的破乳除油性能。并分别考察了产品的支化代数、浓度、破乳温度和破乳时间对破乳率的影响。结果表明,整代PAMAM树枝状大分子对模拟含油污水均具有破乳性能,且随着PAMAM支化代数、浓度、破乳温度和破乳时间的增加,破乳剂的破乳性能有所提高。在40℃、90min、添加量为120mg/L时,3.0代PAMAM破乳除油率接近90%。改性产品对模拟含油污水也具有较高的破乳除油性能,且随着支代化、破乳时间的增加破乳剂的破乳除油性能随之提高,在40℃、90min、添加量为120mg/L时,3.0代M-PAMAM的破乳除油率超过90%,表明破乳性能高于改性前的PAMAM。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 引言
• 1.1 树枝状大分子的发展历史
• 1.2 树枝状大分子的结构
• 1.3 树枝状大分子的合成方法
• 1.4 树状大分子的表征
• 1.5 树状大分子的功能化
• 1.5.1 核的功能化
• 1.5.2 支化单元的功能化
• 1.5.3 表面的功能化
• 1.6 树状大分子的应用研究
• 1.6.1 树状大分子在生物医学领域的应用
• 1.6.2 在催化剂中的应用
• 1.6.3 在高分子自组装中的应用
• 1.6.4 应用于纳米材料
• 1.7 聚酰胺-胺树状大分子（PAMAM）
• 1.7.1 PAMAM 树状大分子的合成及性能研究
• 1.7.2 PAMAM 树状大分子的改性与应用研究
• 1.8 油田含油污水处理现状
• 1.8.1 油田含油污水现状
• 1.8.2 油田污水反相破乳机理
• 1.8.3 油田污水处理用O/W 破乳剂的现状
• 1.8.4 阳离子型O/W 破乳剂的发展现状
• 1.9 本论文的选题目的、意义及主要研究内容
• 1.9.1 选题目的和意义
• 1.9.2 主要研究内容
• 2 聚酰胺-胺树状分子的合成与表征
• 引言
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验仪器与试剂
• 2.1.2 聚酰胺-胺的合成
• 2.1.3 整代产品的端基滴定
• 2.1.4 红外光谱分析
• 2.1.5 核磁共振分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 产品产率讨论
• 2.2.2 PAMAM 合成工艺讨论
• 2.2.3 整代产品端基电位滴定
• 2.2.4 产品的红外光谱分析
• 1H NMR 谱图'>2.2.5 各代产品的¹H NMR 谱图
• 13C NMR 分析'>2.2.6 3.0G 产品的¹³C NMR 分析
• 2.3 小结
• 3 改性聚酰胺-胺阳离子树状分子的合成与表征
• 引言
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验仪器与试剂
• 3.1.2 改性聚酰胺-胺阳离子树状分子的合成
• 3.1.3 转化率分析方法
• 3.1.4 红外光谱分析
• 3.1.5 核磁共振分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 改性PAMAM 阳离子树状分子的收率及合成工艺讨论
• 3.2.2 红外光谱分析
• 3.2.3 核磁共振分析
• 3.3 小结
• 4 PAMAM 及其改性阳离子树状分子水溶液的表面活性研究
• 引言
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 仪器与试剂
• 4.1.2 树状大分子PAMAM 及其改性产品的表面活性研究
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 PAMAM 水溶液表面活性
• 4.2.2 改性PAMAM 阳离子树状分子水溶液表面活性
• 4.3 小结
• 5 PAMAM 及其改性阳离子树状分子对模拟含油污水的破乳性能研究
• 引言
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 仪器与试剂
• 5.1.2 评价原理
• 5.1.3 模拟含油污水的配制
• 5.1.4 破乳剂性能的评价方法
• 5.1.5 标准曲线的测定
• 5.1.6 含油量计算公式
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 各代产品破乳性能研究
• 5.2.2 各代产品的支化代对模拟含油污水破乳率的影响
• 5.2.3 添加浓度对模拟含油污水破乳率的影响
• 5.2.4 破乳温度对模拟含油污水破乳率的影响
• 5.3 小结
• 6 结论
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 论文创新之处
• 参考文献
• 个人简历
• 发表的学术论文
• 致谢