高分子表面活性剂.ppt

,高分子表面活性剂,1,主要内容,通常是某种物质当它溶于水中即使浓度很小时，能显著降低水同空气的表面张力，或同其它物质的界面张力，则该物质称为表面活性剂常用的表面活性剂一般为分子量为几百的低分子化合物，而通常将分子量在数千以上且具有表面活性的物质称为高分子表面活性剂。,一、高分子表面活性剂简介,具有较高的分子量,渗透能力差,可形成单分子胶束或多分子胶束。溶液粘度高,成膜性好。具有很好的分散、乳化、增稠、稳定以及絮凝等性能,起泡性差,常作消泡剂。大多数高分子表面活性剂是低毒或无毒的,具有环境友好性。降低表面张力和界面张力的能力较弱,且表面活性随分子量的升高急剧下降,当疏水基上引入氟烷基或硅烷基时其降低表面张力的能力显著增强。,一、高分子表面活性剂简介,与低分子表面活性剂的区别：,亲水基,表面活性剂的分子结构具有对称性和极性的特点。分子中同时具有亲水基和亲油基，其中亲水基可以是离子基团，也可以是非离子基团。,亲油基,表面活性剂结构,二、高分子表面活性剂的结构与性能,由于吸附作用，溶液的表面张力会降低。,二、高分子表面活性剂的结构与性能,二、高分子表面活性剂的结构与性能,7,表面活性剂分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，使亲油基向里、亲水基向外，以减少亲油基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束,表面活性剂浓度和活动情况关系图,此时的浓度称为临界胶束浓度（CMC）,8,棒状,片状,球状,层状,二、高分子表面活性剂的结构与性能,乳化作用:指将一种液体的细小颗粒分散于另一种不相溶的液体中，所得到的分散体系被成为乳液。泡沫作用:泡沫实际是气体分散于液体中的分散体系，泡沫的形成涉及起泡和稳泡两个因素。分散作用:增加固体粒子在溶液中的分散分散稳定性问题。增溶作用:指水溶液中表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加的现象，这种作用只有在表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后才显现出来。催化作用:表面活性剂胶束的直径通常为35nm，其大小、结构和性质与含酶球状蛋白相似，因此具有与酶类似的催化作用，合理选择表面活性剂可以使化学反应的速度显著提高。,结论：表面活性剂水溶液其浓度只有稍高于其CMC值时，才能充分显示其作用。,二、高分子表面活性剂的结构与性能,天然高分子表面活性剂：淀粉、纤维素,1,天然改性高分子表面活性剂：改性纤维共聚物,2,合成高分子表面活性剂：乙烯基醚共聚物,3,按来源分类,二、高分子表面活性剂的分类,阴离子表面活性剂,1,阳离子表面活性剂,2,两性离子表面活性剂,3,非离子表面活性剂,4,按极性基团的解离性质分类,三、高分子表面活性剂的分类,羧酸型典型聚合物有聚丙烯酸及其共聚物、丁烯酸及其共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物以及它们的部分皂化物等。,硫酸酯型,3.1阴离子高分子表面活性剂,胺盐或多胺类如聚乙烯亚胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚马来酰亚胺及其衍生物等。,季铵盐如季铵化聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶盐、聚二甲胺环氧氯丙烷等。季铵类高分子表面活性剂在酸性、中性及碱性水介质中显示阳电性。,3.2阳离子高分子表面活性剂,主要品种有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等，如：,3.3两性高分子表面活性剂,3.4非离子高分子表面活性剂,主要品种有聚乙烯醇及其部分酯化或缩醛化产品，如经其改性的聚丙烯酰胺、马来酸酐共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚、聚环氧乙烷-环氧丙烷、水溶性酚醛树脂、氨基树脂等,1.表面活性单体聚合表面活性单体一般由可聚合的反应基团(双键、叁键、羧基、羟基、环氧基等)、亲水性基团(链段)及亲油性基团(链段)组成,含有重复单体单元的两亲性单体称为表面活性大单体。,三种表面活性单体制备出的三种分子结构,四、高分子表面活性剂的合成,2.亲水疏水性单体共聚亲水链段：聚氧乙烯、聚乙烯亚胺等疏水链段：聚氧丙烯、聚氧丁烯、聚苯乙烯等方法：阴离子聚合、开环聚合优点：乳化性能好缺点：高摩尔质量的两嵌段或三嵌段共聚物降低表面的能力有限,四、高分子表面活性剂的合成,3.高分子化学反应通过化学反应的方法在聚合物上引入疏水基或亲水基。优点：直接用已商品化的聚合物作起始原料,得到的产物相对分子量较高。缺点：反应通常需要在高粘度的聚合物溶液中进行。例如：将常用的PVA（聚乙烯醇）完全醇解或部分醇解后与氯代烷或醇进行醚化反应可得到具有表面活性的PVA。,四、高分子表面活性剂的合成,4.1在制药工业中的应用高分子表面活性剂的特殊性质，使其在各类药物中能够同时发挥润湿、乳化、增溶等作用，同时又根据剂型的不同，其作用各有侧重。增溶剂：对难溶于水的脂溶性维生素(A、D、E、K)，一般是通过高分子表面活性剂的增溶作用来作药用。乳化剂：眼药水、鱼肝油相转移催化剂助悬剂：保持混悬剂物理稳定性,五、高分子表面活性剂的应用,4.2在石油工业中的应用驱油剂：利用高分子表面活性剂如（超高分子量聚丙烯酰胺）能够充分解决石油开采过程中由于原油中的胶质、沥青质、蜡等重质成份的析出在地层中沉积成垢的堵塞。大致每用1kg驱油剂可以多出原油10桶，在三次采油中应用前景广阔。破乳剂压裂液稠油降粘剂钻井用化学剂油田水处理剂,五、高分子表面活性剂的应用,4.3在纺织印染工业中的应用聚醚类高分子表面活性剂常被用作低泡洗涤剂、乳化剂、分散剂、消泡剂、抗静电剂、润湿剂。聚乙烯醇等高分子化合物作为增稠剂和保护胶体广泛应用于乳液型印染助剂的制备中。羧甲基纤维素等纤维素衍生物被用于洗涤剂作为再沾污防止剂。木质素磺酸盐、酚醛缩合物磺酸盐等被用作不溶性染料的分散剂。,五、高分子表面活性剂的应用,4.4在造纸工业中的应用高分子表面活性剂由于具有很好的分散、絮凝、增溶、乳化稳泡、增稠、成膜和黏附等作用，在改进纸张性能，提高纸机效率等方面有着非常独特的重要作用。颜料分散剂：聚甲基丙烯酸钠及其衍生物表面施胶剂：聚苯乙烯-丙烯酸及其酯类共聚物等废纸脱墨剂留助滤剂、树脂控制剂和废水絮凝剂造纸消泡剂纸张柔软剂,五、高分子表面活性剂的应用,总结,随着材料工