高分子表面活性劑是指相對(duì)分子質(zhì)量為數(shù)千以上且具有表面活性的高分子化合物，接枝型高分子表面活性劑像低分子表面活性劑一樣，具有吸附于物質(zhì)表面，使其表面性質(zhì)發(fā) 生變化的特性[1]。表面活性劑是由親水基和親油基 組成，高分子表面活性劑也不例外，本實(shí)驗(yàn)以高分子 主鏈為基礎(chǔ)，在高分子碳鏈上接枝具有表面活性的 反應(yīng)溫度220 X：左右，壓力3.0 MPa時(shí)，反應(yīng)80 min, 考察催化劑量對(duì)HMI收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。由表3可見(jiàn)，隨著催化劑量的增加，HMI的收 率升高，在催化劑用量達(dá)到10 g以后收率上升趨勢(shì) 變緩。綜合考慮HMI收率和催化劑成本，選擇催化 劑加人量為10 g，此時(shí)HMI的收率達(dá)到44. 2%。
表3催化劑置對(duì)HMI收率的彩響催化劑/ g反應(yīng)壓力/反應(yīng)溫度/ MPa VH2流量/ (m3 ? h_l)收率，％53.0220?2400.329.4103.0220?2400.344.2153. 0220?2400. 347.13結(jié)論a)通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選了 e-己內(nèi)酰胺加氫制取HMI 所用的催化劑，選擇Ra_Co為催化劑，以二乙二醇二 甲醚為溶劑，催化劑及溶劑可連續(xù)套用，降低了成本。
單體，從而使表面活性劑串聯(lián)在高分子碳鏈上，使高 分子具有表面活性。
以NaCMC為主鏈，JX-16為表面活性單體， 在引發(fā)劑為硫酸高鈰下接枝聚合反應(yīng)，并用丙酮作 沉淀劑提純干燥即得產(chǎn)物。為了考察各因數(shù)相互之 間的影響，采用正交試驗(yàn)對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行分析研究。
以溫度、時(shí)間、質(zhì)量配比3個(gè)因素2個(gè)水平，設(shè) 計(jì)正交實(shí)驗(yàn)L4-2-3,表頭設(shè)計(jì)如表1。
表1正交表頭設(shè)計(jì)因素 溫度廠C時(shí)間/h講 NaCMC 2 饑】14045*1260* 610 * 1由此正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)及結(jié)果如表2。
表2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果編號(hào)溫度/ C時(shí)間/ h饑NaCMC : WjX-lfi接枝率，' %單體轉(zhuǎn)化率，％A4045 5 115.276.0B40610 * 18. 787.0C60410 * 18. 282,0D6065*118,190.52高分子表面活性劑合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析2.1 正交試驗(yàn)的極差分析極差的大小，反映了實(shí)驗(yàn)中各因素對(duì)于反應(yīng)所 產(chǎn)生的作用的大小。極差大，表明該因素對(duì)指標(biāo)的 影響大，通常為重要因素；極差小，表明該因素對(duì)指 標(biāo)的影響小，通常為次要因素。
各因素對(duì)接枝率的影響極差分析見(jiàn)表3。
表3各因素水平對(duì)接枝率的影響％因素溫度時(shí)間NaCMC S jx-16I11.95011.70016.650n13.15013.4008.450極差K1,2001.7008. 200由表3可見(jiàn)，隨著溫度和時(shí)間的增加，接枝率也 增加；而隨配比的增加（5 : 1到10 : 1),接枝率下 降。在接枝率的影響因素中，配比是最主要的，說(shuō)明 主要是配比決定了接枝率的大小。
各因素水平對(duì)單體轉(zhuǎn)化率影響的極差分析見(jiàn) 表4。
表4各因素水平對(duì)單體轉(zhuǎn)化率的影響％因素溫度時(shí)間TTlSiCMC * WJX-16I81； 5079. 0083.25n86.2588.7584.50極差4.759.751.25可以看出，隨著溫度、時(shí)間、配比的增大，單體轉(zhuǎn) 化率均增加;但根據(jù)極差來(lái)判斷，對(duì)單體轉(zhuǎn)化率影響 最大的因素是反應(yīng)時(shí)間，溫度次之，配比對(duì)單體轉(zhuǎn)化 率影響最小。
2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果的主成分分析主成分分析是一種降維的統(tǒng)計(jì)方法，它可以用 盡量少的綜合指標(biāo)代替眾多的原始數(shù)據(jù)，并盡可能 多地反映原始數(shù)據(jù)所提供的信息。這種方法引起了 人們的興趣，并在各自的實(shí)際工作中得到了推廣 應(yīng)用。
2.2.1主成分分析法的基本原理設(shè)P個(gè)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的原始指標(biāo) …X，并假定這些指標(biāo)在《個(gè)單位之間進(jìn)行比較， 則共有個(gè)數(shù)據(jù)，主成分分析的初始目標(biāo)是要將 這些原始指標(biāo)組合成新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo) 力???％，這些綜合指標(biāo)表現(xiàn)為原始指標(biāo)的線(xiàn)性函數(shù)。
.因?yàn)槊總€(gè)新指標(biāo)^都是原始指標(biāo)的線(xiàn)性組合， 都是一個(gè)新指標(biāo)。實(shí)際上，主成分分析是個(gè)原 始指標(biāo)的總方差分解為P個(gè)不相關(guān)的綜合指標(biāo)力 的方差之和A:+A2 +…+A，而且使第一個(gè)綜合指 標(biāo)^的方差達(dá)到最大（貢獻(xiàn)率最大）；第二個(gè)綜合指 標(biāo)％的方差達(dá)到第二大，以此類(lèi)推。一般前面幾個(gè) 綜合指標(biāo);Vi，：y2…;yr(r</>)，即可包括總方差中的 絕大部分信息，稱(chēng)之為原始指標(biāo)的第1、第2…第r 個(gè)主成分。即主成分分析法可以使原始指標(biāo)的大部 分方差集中于少數(shù)幾個(gè)主成分上，通過(guò)對(duì)這幾個(gè)主 成分的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)總體的綜合評(píng)價(jià)。
2.2.2試驗(yàn)結(jié)果的主成分分析列出各指標(biāo)數(shù)值表（相當(dāng)于指標(biāo)矩陣X)，見(jiàn) 表5。
表5正交試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)編號(hào)ABCD接枝率兄，％15.28.78.218. 1單體轉(zhuǎn)化率兄，％76.087.082.090. 5根據(jù)上表，算出的平均值和協(xié)方差分 別為：x7=12. 55%,x7=83. 875%Su =17. 89,SI2 =S2i =3. 00,S22 = 29. 8 可求得特征值的方程為：「17.89—A31=0.329.8—A-即得：；U=30.513，A2=17.177a 進(jìn)而求出A,所對(duì)應(yīng)的單位特征向量：(a, ,a2) = (0. 231 2,0. 972 7)
而入2所對(duì)應(yīng)的單位特征向量：(6，62) = (0. 972 7,0. 231 2)
于是可得第一主成分力的表達(dá)式為：=0. 231 2(Xi -12. 55)+0. 972 7(X2~83. 875) 第二主成分：yz的表達(dá)式為： y2=0. 972 7(X,-12. 55)-〇。 231 2(X2-83. 875)
=0. 64Su +S2Z又2= 0.36將（兄，兄）的數(shù)值代人，得到主成分的樣品數(shù) 據(jù)，求得正交試驗(yàn)結(jié)果的主成分分析如表6。
表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主成分實(shí)驗(yàn)編號(hào)ABCD'^1~7. 052.16-2.837. 73yi4.40-4.47_ 3. 803.87在以上數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上求得主成分的貢獻(xiàn)率，即 主成分的方差占總方差的比率。它表示了主成分的 相對(duì)重要性。主成分的貢獻(xiàn)率也可以用特征值的相 對(duì)比率來(lái)計(jì)算。因此，2個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為： A,30.51317. 89 + 29. 80 17.177Su+S22 17. 89 + 29. 80 由表5及主成分的貢獻(xiàn)率可以看出，以力為指 標(biāo)，4個(gè)實(shí)驗(yàn)由好到差的排序結(jié)果為D，B，C，A，這 樣的排序結(jié)果反映了實(shí)驗(yàn)總指標(biāo)的64%。若以：y2 為指標(biāo)，4個(gè)實(shí)驗(yàn)由好到差的排序結(jié)果為A，D，C, B，這樣的排序結(jié)果反映了實(shí)驗(yàn)總指標(biāo)的36%。按 不同的計(jì)算方法得到不同的排序結(jié)果，這并不是自 相矛盾，而是反映了用統(tǒng)計(jì)方法解決實(shí)際問(wèn)題的的 靈活性。從排序可以看出，實(shí)驗(yàn)D結(jié)果最理想。
3接枝高分子表面活性劑的水溶液性能通過(guò)對(duì)羧甲基纖維素鈉以及4組接枝共聚產(chǎn)物 溶液在不同濃度表面張力的測(cè)量，得出接枝產(chǎn)物溶 液的表面活性規(guī)律，見(jiàn)圖1。
由圖1可見(jiàn)，隨著聚合物質(zhì)量濃度的升高，表面 張力都有下降的趨勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)合成的4組接枝產(chǎn)物 中，所得產(chǎn)物溶液的表面張力較NaCMC有所下降， 接枝率越高，其溶液的表面張力越低，說(shuō)明該方法接枝的高分子聚合物具有一定的表面活性。
00.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.21.41.6 1.8**濃度/ (g-I；1)
圖14組產(chǎn)物及NaCMC在各個(gè)質(zhì)量濃度下的表面張力4結(jié)論a)三因素對(duì)接枝率的影響由大到小順序?yàn)椋号?比、時(shí)間、溫度;各因素對(duì)單體轉(zhuǎn)化率的影響由大到 小順序?yàn)椋簳r(shí)間、溫度、配比。從這兩方面看，影響因 素對(duì)2個(gè)指標(biāo)的趨勢(shì)并非一致。
b)主成分分析表明，以^為指標(biāo)4個(gè)實(shí)驗(yàn)由 好到差的排序結(jié)果為〇，8，(：，八，這樣的排序結(jié)果反 映了實(shí)驗(yàn)總指標(biāo)的64%。若以：^為指標(biāo)，4個(gè)實(shí)驗(yàn) 由好到差的排序結(jié)果為A，D，C，B，這樣的排序結(jié)果 反映了實(shí)驗(yàn)總指標(biāo)的36%?？傮w來(lái)看，實(shí)驗(yàn)D所得 產(chǎn)物總體評(píng)價(jià)高。
c)在產(chǎn)物水溶液中，隨著高分子表面活性劑質(zhì) 量濃度的升高，體系表面張力下降;隨著產(chǎn)物接枝率 的提高，體系表面張力降低幅度加大，該高分子聚合 物具有一定表面活性。