凝胶的性质及其作用ppt课件

1、 凝胶的性质及其运用凝胶的性质及其运用凝 胶一、 凝胶的概念及分类二、 凝胶的构成三、 凝胶的性质四、 胶凝作用及其影响要素五、 凝胶中的分散和化学反响六、凝胶的几种运用七、 几种重要的凝胶一、一、 凝胶的概念及分类凝胶的概念及分类1.概念：凝胶是胶体体系的一种存在方式，它是由胶体体概念：凝胶是胶体体系的一种存在方式，它是由胶体体系中分散相颗粒相互结合，搭成具有三维构造的骨架后构系中分散相颗粒相互结合，搭成具有三维构造的骨架后构成的，具有空间网状构造体系，胶体体系中原有的分散介成的，具有空间网状构造体系，胶体体系中原有的分散介质液体充填在网状构造的空隙之中。质液体充填在网状构造的空隙之中。2.

2、分类分类根据分散相质点的性质刚性还是柔性和构成构造时根据分散相质点的性质刚性还是柔性和构成构造时质点间衔接的性质构造的强度，可分为刚性凝胶与质点间衔接的性质构造的强度，可分为刚性凝胶与弹性凝胶两大类。弹性凝胶两大类。(1)刚性凝胶不可逆凝胶刚性凝胶不可逆凝胶分散相颗粒和由它构成的骨架都具有刚性的、活动性小的分散相颗粒和由它构成的骨架都具有刚性的、活动性小的凝胶，称为刚性凝胶凝胶，称为刚性凝胶(rigid gel)。例如，。例如，SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3等无机凝胶，大多属于刚性凝胶。等无机凝胶，大多属于刚性凝胶。(2) 弹性凝胶可逆性凝胶弹性凝胶可逆性凝胶由分子柔顺性良好的高分子

3、化合物作为分散相构成的凝胶，由分子柔顺性良好的高分子化合物作为分散相构成的凝胶，称为弹性凝胶称为弹性凝胶(elastic gel)。 例如，明胶、琼脂等均属此类。例如，明胶、琼脂等均属此类。二、二、 凝胶的构成凝胶的构成1. 凝胶构成的根本条件：凝胶构成的根本条件： (1)降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体胶体分散形状析出；分散形状析出； (2)析出的质点既不沉降，也不能自在行动，而是析出的质点既不沉降，也不能自在行动，而是构成骨架，经过整个溶液构成延续的网状构造。构成骨架，经过整个溶液构成延续的网状构造。2. 凝胶构成的方法凝胶构成的方法(1)改动

4、温度改动温度 2%得甲基纤维素水溶液加热到得甲基纤维素水溶液加热到5060成凝胶。成凝胶。(2)参与非溶剂参与非溶剂 固体酒精是由高级脂肪酸钠盐与乙醇混合制得；固体酒精是由高级脂肪酸钠盐与乙醇混合制得；Ca(Ac)2的饱和水溶液参与乙醇，可构成凝胶。的饱和水溶液参与乙醇，可构成凝胶。(3)参与盐类参与盐类可看作是溶胶可看作是溶胶整个聚沉过程整个聚沉过程中得一个特殊中得一个特殊阶段。阶段。(4)化学反响化学反响利用化学反响生成不溶物时，假设条件适宜可构成凝胶。利用化学反响生成不溶物时，假设条件适宜可构成凝胶。三、三、 凝胶的性质凝胶的性质1.凝胶的膨胀作用凝胶的膨胀作用 弹性凝胶由线型高分子构成

5、，因分子链有柔性，故吸收弹性凝胶由线型高分子构成，因分子链有柔性，故吸收或释出液体时很易改动本身的体积，其吸收液体使本身体或释出液体时很易改动本身的体积，其吸收液体使本身体积增大的景象称为膨胀作用。积增大的景象称为膨胀作用。2.触变作用触变作用触变作用实践上是从有构造的体系转变为触变作用实践上是从有构造的体系转变为“无构造的体系。无构造的体系。凝胶溶胶(等温)摇动(触变作用)静止(胶凝作用)3.脱水收缩作用脱水收缩作用 凝胶在老化过程中会发生特殊的分层景象，称为脱水收凝胶在老化过程中会发生特殊的分层景象，称为脱水收缩作用或离浆作用。缩作用或离浆作用。 普通来说，弹性凝胶的离浆作用是个可逆过程，

6、它是膨普通来说，弹性凝胶的离浆作用是个可逆过程，它是膨胀作用的逆过程；刚性凝胶的离浆作用是不可逆的。胀作用的逆过程；刚性凝胶的离浆作用是不可逆的。 脱水收缩景象的实践例子很多，如人体衰老时皮肤的变脱水收缩景象的实践例子很多，如人体衰老时皮肤的变皱、面制食品的变硬、淀粉浆糊的皱、面制食品的变硬、淀粉浆糊的“干落等。干落等。 4. 吸附吸附非弹性凝胶：干胶都具有多孔性的毛细管构造，因此比外非弹性凝胶：干胶都具有多孔性的毛细管构造，因此比外表积较大，从而表现出较强的吸附才干。表积较大，从而表现出较强的吸附才干。 硅胶是典型的非弹性凝胶，广泛用作枯燥剂、吸附剂或硅胶是典型的非弹性凝胶，广泛用作枯燥剂、

7、吸附剂或催化剂载体等。催化剂载体等。弹性凝胶：枯燥时由于高分子链段收缩，构成严密堆积，弹性凝胶：枯燥时由于高分子链段收缩，构成严密堆积，故其干胶几乎没有可丈量的孔道，比外表积较小。吸附才故其干胶几乎没有可丈量的孔道，比外表积较小。吸附才干较非弹性凝胶小。干较非弹性凝胶小。四、四、 凝胶的作用及其影响要素凝胶的作用及其影响要素1. 溶胶凝胶转变时的景象溶胶凝胶转变时的景象(1)转变温度转变温度高分子溶液转变为凝胶时，无严厉恒定的转变温度，高分子溶液转变为凝胶时，无严厉恒定的转变温度，常与冷却的快慢有关，并且凝点胶凝温度常比熔常与冷却的快慢有关，并且凝点胶凝温度常比熔点液化温度低，相差点液化温度低

8、，相差1020。滞后景象的缘由：大分子溶液过冷到一定程度后才开滞后景象的缘由：大分子溶液过冷到一定程度后才开场固化并进展结晶作用。场固化并进展结晶作用。(2) 热效应热效应高分子溶液构成凝胶时常放热。高分子溶液构成凝胶时常放热。放出的热量是延续的，在冷却曲线上无突变的转机点。放出的热量是延续的，在冷却曲线上无突变的转机点。(3) 光学效应光学效应 Tyndall效应效应(光散射光散射)加强加强(4) 流动性质流动性质失去流动性，获得了弹性。失去流动性，获得了弹性。(5) 电导电导电导无明显变化。电导无明显变化。阐明凝胶中离子的迁移率未受妨碍，从阐明凝胶中离子的迁移率未受妨碍，从而阐明水凝胶中必

9、然含有连通的毛细管而阐明水凝胶中必然含有连通的毛细管空间系统，其中充溢着分散介质。空间系统，其中充溢着分散介质。2. 影响胶凝作用的要素影响胶凝作用的要素1溶液浓度溶液浓度胶凝过程可以看作是质点之间的吸引，胶凝过程可以看作是质点之间的吸引，浓度大，质点间间隔近，胶凝速度快浓度大，质点间间隔近，胶凝速度快.明胶浓度浓度低于明胶浓度浓度低于0.7-0.9%,不构成凝胶，不构成凝胶，称为明胶的最低胶凝浓度。称为明胶的最低胶凝浓度。洋菜的最低胶凝浓度为洋菜的最低胶凝浓度为0.2%；V2O5的最低胶凝浓度为的最低胶凝浓度为0.005%；2温度的影响温度的影响温度升高，分子热运动加剧，不利于构成构造，温度

10、升高，分子热运动加剧，不利于构成构造，使胶凝速度减慢。使胶凝速度减慢。但是但是,有些分散相的溶解度有些分散相的溶解度随温度升高而降低其胶凝速度随温度升高而加随温度升高而降低其胶凝速度随温度升高而加快。快。3电解质的影响电解质的影响盐类对明胶的影响主要来自于阴离子。盐类对明胶的影响主要来自于阴离子。感胶离子序：感胶离子序：SO42C4H4O62-Ac-Cl-NO3-ClO3-Br-I-SCN-Cl-离子以前的诸离子加速胶凝；离子以前的诸离子加速胶凝；从从Cl-离子开场的各个离子减慢胶凝；离子开场的各个离子减慢胶凝；I和和SCN那么阻止胶凝。那么阻止胶凝。综合起来，盐类对明胶的影响如下：综合起来，

11、盐类对明胶的影响如下：浓度较稀时，与聚沉作用有关；浓度较稀时，与聚沉作用有关；浓度相当高时浓度相当高时, 与盐析作用有关与盐析作用有关(I、SCN除外除外)五、五、 凝胶中的分散和化学反响凝胶中的分散和化学反响水凝胶中的水是延续相，构成凝胶骨架的分散水凝胶中的水是延续相，构成凝胶骨架的分散相也是延续相。因此，凝胶和液体一样，可以相也是延续相。因此，凝胶和液体一样，可以作为在其中进展各种物理过程和化学反响的介作为在其中进展各种物理过程和化学反响的介质。质。物理过程：导电和分散；物理过程：导电和分散；化学反响：可以是凝胶中的物质和外加溶液间化学反响：可以是凝胶中的物质和外加溶液间的化学反响，也可以

12、是两种溶液在凝胶中进展的化学反响，也可以是两种溶液在凝胶中进展化学反响。化学反响。利用在凝胶中进展的化学反响，可以获得毫米利用在凝胶中进展的化学反响，可以获得毫米级的单晶。级的单晶。六、六、 凝胶的几种运用凝胶的几种运用凝胶在国民经济与人们日常生活中占有重要凝胶在国民经济与人们日常生活中占有重要位置。工业上，橡胶软化剂的运用，皮革的位置。工业上，橡胶软化剂的运用，皮革的鞣制，纸浆的消费，吸附剂、催化剂和离子鞣制，纸浆的消费，吸附剂、催化剂和离子交换剂的运用；生物学和生理学中有重要意交换剂的运用；生物学和生理学中有重要意义的细胞膜，红血球膜和肌肉组织的纤维都义的细胞膜，红血球膜和肌肉组织的纤维都

13、是凝胶状物体。不少生理过程，如血液的凝是凝胶状物体。不少生理过程，如血液的凝结、人体的衰老等都与凝胶作用有关。结、人体的衰老等都与凝胶作用有关。几种运用：几种运用：1凝胶生物学中运用凝胶生物学中运用 生物分子下游纯化的对象普通包括蛋白、酶、重组蛋生物分子下游纯化的对象普通包括蛋白、酶、重组蛋白、单抗、抗体及抗原、肽类、病毒、核酸等。纯化前白、单抗、抗体及抗原、肽类、病毒、核酸等。纯化前首先需求测定生物分子的各物理和化学特性，然后经过首先需求测定生物分子的各物理和化学特性，然后经过实验选择出最有效的纯化流程。实验选择出最有效的纯化流程。2凝胶在药剂学中的运用凝胶在药剂学中的运用近年来，凝胶以优良

14、的成型性、韧弹性、载近年来，凝胶以优良的成型性、韧弹性、载药量大、释药性好和药量大、释药性好和无毒无刺激性等优点，在治疗皮肤等疾病方无毒无刺激性等优点，在治疗皮肤等疾病方面广泛运用。面广泛运用。3新技术在凝胶剂中的运用新技术在凝胶剂中的运用环境敏感性凝胶环境敏感性凝胶环境敏感性凝胶是利用凝胶所具有的一些性质，环境敏感性凝胶是利用凝胶所具有的一些性质，如对温度、电场、磁场、光、如对温度、电场、磁场、光、pH、离子强度等、离子强度等敏感，得到释药可控的凝胶，是一种理想的自敏感，得到释药可控的凝胶，是一种理想的自调式给药系统，广泛运用于智能型给药系统中。调式给药系统，广泛运用于智能型给药系统中。脂质

15、体凝胶脂质体凝胶由于脂质体的类生物膜构造，提高了凝胶剂中由于脂质体的类生物膜构造，提高了凝胶剂中药物的透皮吸收速率，使药物累积透过量高于药物的透皮吸收速率，使药物累积透过量高于普通凝胶剂。普通凝胶剂中药物易流失，而脂普通凝胶剂。普通凝胶剂中药物易流失，而脂质体凝胶剂有药物贮库效应，可添加药物在皮质体凝胶剂有药物贮库效应，可添加药物在皮肤中的滞留时间而到达缓释目的。肤中的滞留时间而到达缓释目的。1. 硅酸铝凝胶硅酸铝凝胶简称硅铝凝胶简称硅铝凝胶(silica-alumina gel)。在石油工业中是一种重要的吸附剂和催化剂。在石油工业中是一种重要的吸附剂和催化剂。2. 高吸水性聚合物高吸水性聚合

16、物如：淀粉丙烯腈接枝共聚水解物、淀粉丙如：淀粉丙烯腈接枝共聚水解物、淀粉丙烯酸接枝共聚物、纤维丙烯腈接枝共聚物等。烯酸接枝共聚物、纤维丙烯腈接枝共聚物等。 吸水量可到达本身质量的吸水量可到达本身质量的5001000倍。倍。3. 高吸油性凝胶高吸油性凝胶吸油资料是用于处置废油的功能资料。吸油资料是用于处置废油的功能资料。主要是各类合成树脂，特别是以丙烯酸酯类为单主要是各类合成树脂，特别是以丙烯酸酯类为单体合成的吸油树脂。体合成的吸油树脂。不仅可以吸油，在加压下也有良好的保油性，在不仅可以吸油，在加压下也有良好的保油性，在油水体系中对油品有选择吸收才干。油水体系中对油品有选择吸收才干。对本课程的评价：对本课程的评价：1.课堂上教师讲课仔细担任，讲课内容丰富，我们学习到胶体与我们的生课堂上教师讲课仔细担任，讲课内容丰富，我们学习到胶体与我们的生活贴近，添加了同窗的学习积极性。活贴近，添加了同窗的学习积极性。2.教师在学期终了涉及到物理化学的相关知识，对考研的同窗来说受害无教师在学期终了涉及到物