萘磺酸盐甲醛缩合物高分子分子量分析方法研究开题报告

 2021-08-08 14:05:53

1. 研究目的与意义

萘磺酸盐甲醛缩合物是一种特殊的阴离子表面活性剂,是农药剂型中常用的分散剂。由于萘磺酸盐甲醛缩合物的分子结构比较复杂,不是单一的化合物,而是由不同缩合度的产物混合而成,所以相对分子质量的分布比较宽,因此对萘磺酸盐甲醛缩合物的相对分子质量测定比较困难。人们尝试过很多方法来表征高聚物的分子量,比如蒸汽压渗透法、光散射法、膜渗透压法、粘度法、超离心沉降平衡法及凝胶色谱法等等,其中由于分子体积大小的不同而进行分离的凝胶色谱法是目前分子量分布测定的最理想的方法。萘磺酸盐甲醛缩合物分子量及分子量分布的不明确使得国内的研究开发处于比较低的水平,导致其研究开发多停留在合成条件与应用性能直接关联方面,由于聚合物的分子量分布直接影响到聚合物的物理性质(例如溶体粘度、流动温度、反应活泼性和固化速度、抗张强度、抗冲强度、弹性模量、硬度、摩擦系数、抗应力开裂性能、弹性和粘性等),因此通过色谱法测定聚合物的平均分子量及分子量分布显得至关重要。目前国内还没有很多对萘磺酸盐甲醛缩合物本身的分子量及其分布方面的研究。建立正确的分析方法,准确测定萘磺酸盐甲醛缩合物的平均分子量及分子量分布,对萘磺酸盐甲醛缩合物的分子形态和结构对农药分散剂性能的影响的研究具有重要的现实意义。与此同时,本课题建立的分子量及其分布的研究对于其他结构相似的阴离子聚电解质分子量及分子量分布的测定,能提供适合的标样和色谱方法,具有重要的实际应用意义和理论研究意义。本课题的拟采用凝胶渗透色谱法研究萘磺酸盐甲醛缩合物的相对分子质量及其分布,研究影响结果的因素和最佳分离条件,选择合适的标样进行数据处理,分析其分子量和分子量分布,为其合成研究提供支撑。

2. 国内外研究现状分析

德国巴斯夫公司(BASF)在1913年第一个申请用萘磺酸盐甲醛缩合物作为分散剂的专利,到第二次世界大战前,制造技术才成熟,其后各生产厂家相继出现此类产品。尽管人们一直大量使用这种分散剂,但对其结构和分散机理迄今为止仍没有统一认识。在中国,萘磺酸盐甲醛缩合物,早在20世纪70年代上海市染料研究所就开发成功了这类产品,当时的年产量仅有千余吨,到2000年产已达十万吨,生产厂家有近百家。

目前萘磺酸盐甲醛缩合物及木质素磺酸盐是我国主要农用分散剂产品。我国大部分使用的萘磺酸盐甲醛缩合物是从染料助剂中引用的,分子量较小、生产厂家少、产量小、品种少,这些都影响其在水分散粒剂中的分散效果和分散性能,因此和国外同类产品相比存在很大差距。研究开发高效、新型分散剂已成为农药分散剂的一个重要发展趋势。

凝胶色谱技术(GPC)是一种根据分子尺寸进行分离的方法。有机体系的GPC分析已成熟,特别是Benoit普适标定方法的建立,使该方法成为表征高聚物分子量及分子结构的一种强有力的手段。但由于在水溶性高分子的GPC分析中存在着非体积排除效应,使得该方法还不能成为一种快速、有效的手段。国内外文献对如何抑制非体积效应对测量结果的影响,做了一系列的研究。消除部分因素影响的途径如下:一是调节流动相的离子强度,通过加入盐来调节流动相的离子强度能在一定范围内抑制离子排斥等电荷作用;二是调节流动相的pH值,能减少色谱填充质与样品之间的电荷作用,使填料凝胶和样品的极性基团处于电中性状态,在一定程度上可以抑制电荷的影响,三是加入添加剂,改善大分子与固定相的作用及固定相的表面性质。Snyder等认为:淋洗剂的离子强度为0.05至0.1时可以较好地防止离子交换作用对分离的影响。李静等测定了不同带电基团的木质素的分子量,将碱木素分子进行乙酞化封端后,用有机相凝胶色谱进行检测,通过两种柱子测出结果的对比发现流动相的值对出峰时间有影响,pH值过低会造成样品在色谱柱上产生严重吸附,并使保留时间延长。罗廉洁,吴志伟等通过调节流动相的离子强度,pH值以及外加剂考察水溶性木质素磺酸盐的吸附作用,得出当离子强度为0.01mol/L并加入20%乙腈时,体系吸附程度最弱。调节淋洗剂的pH值对抑制离子交换反应和离子包含现象比较重要,它可以提高分离效率并且使填料稳定,延长柱子的使用寿命。除此之外色谱温度,流速等因素也能在一定程度上影响样品的分离度和色谱柱柱效。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

本课题采用凝胶渗透色谱法研究萘磺酸盐甲醛缩合物的相对分子质量及其分布,研究不同的流动相离子强度、流动相的ph值、凝胶色谱柱的温度、流速对标样和样品的保留时间、峰形以及分离程度的影响,选择最佳的测定条件以及合适的标样进行数据处理,分析其分子量和分子量分布。

研究计划:

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4. 研究创新点

本课题拟通过凝胶渗透色谱法研究萘磺酸盐甲醛缩合物的相对分子质量及其分布,优化得到最佳的萘磺酸盐甲醛缩合物分离检测条件,选择合适的标样,建立标准曲线测定分子量,为后续萘磺酸盐甲醛缩合物系列产品的相对分子质量及其分布研究奠定基础。

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