第5章表面活性劑和高分子

1、第五章第五章 表面活性劑與高分子表面活性劑與高分子 油田化學(xué)系油田化學(xué)系第一節(jié)第一節(jié) 表面活性劑表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東）一、什么是表面活性劑一、什么是表面活性劑1.定義：定義：少量存在就能大大降低表面張力的物質(zhì)。少量存在就能大大降低表面張力的物質(zhì)。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 兩種基團(tuán)：親水基團(tuán)、疏水兩種基團(tuán)：親水基團(tuán)、疏水(親油親油)基團(tuán)基團(tuán) 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3.表面活性劑降低表面張力的原因表面活性劑降低表面張力的原因 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）二、表面活性劑的分類二、表面活性劑的分類(一一) 按電學(xué)性質(zhì)分按電學(xué)性質(zhì)分(二二

2、) 按分子量分按分子量分 中國(guó)石油大學(xué)（華東）第一類：陰離子型表面活性劑第一類：陰離子型表面活性劑n(一一) 按電學(xué)性質(zhì)分按電學(xué)性質(zhì)分 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）Ionic Surfactants Anionic SurfactantsCarboxylatesAlkyl benzene SulphonatesSoapsLABSFAS 中國(guó)石油大學(xué)（華東）ROH+HOSOOOHROSOOOH+OH2ROSOOOH+NaOHROSOOONa+OH2 中國(guó)石油大學(xué)（華東）第二類第二類 陽(yáng)離子型表面活性劑陽(yáng)離子型表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東

3、）第三類第三類 非離子型表面活性劑非離子型表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）1.陰離子陰離子-非離子型非離子型第四類、兩性活性劑第四類、兩性活性劑2.陽(yáng)離子陽(yáng)離子-非離子型非離子型3.陽(yáng)離子陽(yáng)離子-陰離子型陰離子型 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(二二)按分子量大小分類按分子量大小分類可分為低分子表面活性劑和高分子表面活性劑?？煞譃榈头肿颖砻婊钚詣┖透叻肿颖砻婊钚詣?。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）1.陰離子表面活性劑的命名十八酸鈉十八酸鈉十二烷基磺酸鈉十二烷基磺酸鈉十二醇硫酸酯鈉鹽十二醇硫酸酯鈉鹽/十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉十二醇磷酸酯二鈉鹽十二醇磷酸酯二鈉鹽/十二烷

4、基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2 陽(yáng)離子表面活性劑的命名陽(yáng)離子表面活性劑的命名 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3 非離子表面活性劑的命名非離子表面活性劑的命名 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 按高分子命名按高分子命名 按習(xí)慣商品名稱命名按習(xí)慣商品名稱命名5.高分子型表面活性劑的命名高分子型表面活性劑的命名 中國(guó)石油大學(xué)（華東）四、表面活性劑的稀溶液和濃溶液四、表面活性劑的稀溶液和濃溶液1.極稀溶液極稀溶液溶液中表面活性劑單分子溶液中表面活性劑單分子界面吸附層中的表面活性劑分子界面吸附層中的表面活性劑分子 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2.稀溶液稀溶液溶液中表面活性劑的締合分子溶液中表面活

5、性劑的締合分子溶液中表面活性劑單分子溶液中表面活性劑單分子界面吸附層中的表面活性劑分子界面吸附層中的表面活性劑分子 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3.較濃溶液較濃溶液膠束膠束膠束：溶液中表面活性劑分子的結(jié)合體膠束：溶液中表面活性劑分子的結(jié)合體臨界膠束濃度臨界膠束濃度(cmc)：表面活性劑在溶液中開(kāi)始明顯生成表面活性劑在溶液中開(kāi)始明顯生成膠束的濃度膠束的濃度 中國(guó)石油大學(xué)（華東）膠束（溶液中表面活性劑的結(jié)合體）膠束（溶液中表面活性劑的結(jié)合體）溶液中表面活性劑單分子溶液中表面活性劑單分子界面吸附層中的表面活性劑分子界面吸附層中的表面活性劑分子 中國(guó)石油大學(xué)（華東）Important Property Mic

6、elleSmall MicelleSmall Micelle Extremely Dil. SolnDil. SolnSoln at CMCSoln above CMC 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）4.濃溶液濃溶液膠束（溶液中表面活性劑的結(jié)合體）膠束（溶液中表面活性劑的結(jié)合體）溶液中表面活性劑單分子溶液中表面活性劑單分子界面吸附層中的表面活性劑分子界面吸附層中的表面活性劑分子 中國(guó)石油大學(xué)（華東）Structures of Micelles 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）五、表面活性劑的作用五、表面活性劑的作用1.起泡作用：起泡作用：指表面活性劑使泡沫易于產(chǎn)指表面活性

7、劑使泡沫易于產(chǎn)生并在產(chǎn)生后有一定的穩(wěn)定生并在產(chǎn)生后有一定的穩(wěn)定作用。作用。起泡劑：起泡劑：具有起泡作用的表面活性劑具有起泡作用的表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2.乳化作用：乳化作用：指表面活性劑使乳狀液易于產(chǎn)生并指表面活性劑使乳狀液易于產(chǎn)生并在產(chǎn)生后有一定的穩(wěn)定作用。在產(chǎn)生后有一定的穩(wěn)定作用。乳化劑：乳化劑：具有乳化作用的表面活性劑。具有乳化作用的表面活性劑。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3.增溶作用：增溶作用：指表面活性劑使難溶的固體或液體指表面活性劑使難溶的固體或液體的溶解度顯著增加的作用。的溶解度顯著增加的作用。溶解、增溶和乳化的區(qū)別溶解、增溶和乳化的區(qū)別增溶劑：增溶劑：具有增溶作用的表面活性

8、劑。具有增溶作用的表面活性劑。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）4.潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用：潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用：潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑或潤(rùn)濕劑：潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑或潤(rùn)濕劑：具有潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用具有潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用 的表面活性劑。的表面活性劑。 表面活性劑使固體表面潤(rùn)濕表面活性劑使固體表面潤(rùn)濕性向相反方向轉(zhuǎn)化的作用。性向相反方向轉(zhuǎn)化的作用。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）洗凈劑：洗凈劑：具有洗凈作用的表面活性劑具有洗凈作用的表面活性劑 5.洗凈作用：洗凈作用：表面活性劑使一種液體將其它物質(zhì)表面活性劑使一種液體將其它物質(zhì)從固體表面上洗脫下來(lái)的作用。從固體表面上洗脫下來(lái)的作用。作用機(jī)理：作用機(jī)理：洗凈作用是一種綜合作用：潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、洗凈作用是一種綜合作用：潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、

9、乳化、增溶等。乳化、增溶等。六、表面活性劑的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系六、表面活性劑的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系 中國(guó)石油大學(xué)（華東）1.起泡劑的分子結(jié)構(gòu)起泡劑的分子結(jié)構(gòu)易于起泡的分子結(jié)構(gòu)：易于起泡的分子結(jié)構(gòu)： 降低表面張力的能力強(qiáng)。親水與親油性要平衡，即相降低表面張力的能力強(qiáng)。親水與親油性要平衡，即相差不大。對(duì)于特定的親水基團(tuán)，烴鏈長(zhǎng)度要合適差不大。對(duì)于特定的親水基團(tuán)，烴鏈長(zhǎng)度要合適。具有穩(wěn)泡作用的分子結(jié)構(gòu)：具有穩(wěn)泡作用的分子結(jié)構(gòu)： 起泡劑的吸附層要有足夠的強(qiáng)度。起泡劑的吸附層要有足夠的強(qiáng)度。v非極性部分最好沒(méi)有分支；非極性部分最好沒(méi)有分支；v非極性部分若有苯環(huán)，則最好在烴鏈的一端；苯環(huán)上非極性部分若有苯環(huán)，則最好

10、在烴鏈的一端；苯環(huán)上的烴基與親水基團(tuán)處于對(duì)位；的烴基與親水基團(tuán)處于對(duì)位；v有一個(gè)親水基團(tuán)有一個(gè)親水基團(tuán) 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2.乳化劑的分子結(jié)構(gòu)乳化劑的分子結(jié)構(gòu)n同起泡劑類似同起泡劑類似O/W乳狀液乳狀液：親水性稍大于親油性：親水性稍大于親油性 -SO3Na、-COONa、-COOK、-SO3K CH2CH2O n，n 3W/O乳狀液乳狀液：親水性稍小于親油性：親水性稍小于親油性 -OH、-COOH、鈣的羧酸鹽（磺酸鹽、硫酸酯鹽、鈣的羧酸鹽（磺酸鹽、硫酸酯鹽 CH2CH2O n，n=1，2 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3.潤(rùn)濕劑的分子結(jié)構(gòu)潤(rùn)濕劑的分子結(jié)構(gòu)(1)通過(guò)物理吸附作用通過(guò)物理吸附作用v烴鏈長(zhǎng)度

11、合適，有良好的親水親油平衡烴鏈長(zhǎng)度合適，有良好的親水親油平衡v最好有極性或非極性分支，易吸附，不最好有極性或非極性分支，易吸附，不易形成膠束。易形成膠束。 中國(guó)石油大學(xué)（華東） (2)通過(guò)表面反應(yīng)（砂巖）通過(guò)表面反應(yīng)（砂巖）砂巖表面特點(diǎn)砂巖表面特點(diǎn):A 表面是羥基化了的表面是羥基化了的 中國(guó)石油大學(xué)（華東）B 表面帶負(fù)電：表面帶負(fù)電：n晶格取代晶格取代n羥基解離羥基解離n吸附吸附v與羥基反應(yīng)：烴基鹵代硅烷與羥基反應(yīng)：烴基鹵代硅烷 中國(guó)石油大學(xué)（華東）v與表面負(fù)電荷（負(fù)離子）發(fā)生靜電作與表面負(fù)電荷（負(fù)離子）發(fā)生靜電作用：陽(yáng)離子表面活性劑用：陽(yáng)離子表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東）4.增溶劑的分子結(jié)

12、構(gòu)：增溶劑的分子結(jié)構(gòu)：易于形成膠束的活性劑。易于形成膠束的活性劑。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：n 烴鏈上沒(méi)有分支；烴鏈上沒(méi)有分支；n 烴基上只有一個(gè)親水基；烴基上只有一個(gè)親水基；n 親水基在烴鏈的一端。親水基在烴鏈的一端。 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）1、HLB值值（親水親油平衡值）親水親油平衡值） 用來(lái)衡量表面活性劑的親水親油平用來(lái)衡量表面活性劑的親水親油平衡關(guān)系的指標(biāo)衡關(guān)系的指標(biāo)。七、表面活性劑的七、表面活性劑的HLB值值 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2. HLB值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定（1）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的確定）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的確定n油酸的油酸的HLB=1n油酸鈉的油酸鈉的HLB=18C1 7H3

13、3C O O HC1 7H3 3C O O N a 中國(guó)石油大學(xué)（華東）（2）不同）不同HLB標(biāo)準(zhǔn)液的配置標(biāo)準(zhǔn)液的配置混混合合表表面面活活性性劑劑 序序號(hào)號(hào) w(油油酸酸) w(油油酸酸鈉鈉) 混混合合表表面面活活性性劑劑的的HLB值值 1 0.6 0.4 10.6+180.4=7.8 2 0.4 0.6 10.4+180.6=11.2 3 0.3 0.7 10.3+180.7=12.9 4 0.2 0.8 10.2+180.8=14.6 5 0.1 0.9 10.1+180.9=16.3 具有加和性具有加和性 中國(guó)石油大學(xué)（華東）（2）測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)油乳化所需的）測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)油乳化所需的HLB值值 中

14、國(guó)石油大學(xué)（華東） 例如：已知某活性劑的例如：已知某活性劑的HLB為為18，用未知，用未知HLB的活性劑的活性劑與之復(fù)配來(lái)乳化煤油（與之復(fù)配來(lái)乳化煤油（O/W）,當(dāng)兩者比例為當(dāng)兩者比例為0.45:0.55時(shí)最穩(wěn)定，得到時(shí)最穩(wěn)定，得到：0 . 85 .1255. 045. 055. 01855. 045. 045. 0HLBHLB（3）測(cè)定表面活性劑的）測(cè)定表面活性劑的HLB值值 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3.HLB的計(jì)算的計(jì)算(1)基數(shù)法（基團(tuán)貢獻(xiàn)法）基數(shù)法（基團(tuán)貢獻(xiàn)法）LHHLB7適用于一些陰離子和非離子表面活性劑。適用于一些陰離子和非離子表面活性劑。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）例

15、題：例題：HLB=7+19.1-17 0.475=18.0C17H33CO ONaHLB=7+38.7-12 0.475=40.0 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(2)質(zhì)量分?jǐn)?shù)法質(zhì)量分?jǐn)?shù)法20親油基質(zhì)量親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量HLB適應(yīng)于含聚氧乙烯基團(tuán)的非離子型適應(yīng)于含聚氧乙烯基團(tuán)的非離子型活性劑。活性劑。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）例題：例題：親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量=4666親油基質(zhì)量親油基質(zhì)量=2046HLB=4666/(4666+2046) 20=1420=14 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）4.表面活性劑的表面活性劑的HLB值與應(yīng)用的關(guān)系值與應(yīng)用的關(guān)系 中國(guó)石油大學(xué)（華東）5.表面活性劑選擇表面

16、活性劑選擇（1）根據(jù)）根據(jù)HLB值選擇活性劑值選擇活性劑（2）根據(jù)活性劑分子結(jié)構(gòu)選擇）根據(jù)活性劑分子結(jié)構(gòu)選擇八、重要的表面活性劑八、重要的表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 1烷基磺酸鈉烷基磺酸鈉nC12C18的烷基磺酸鈉有很好的水溶性，甚的烷基磺酸鈉有很好的水溶性，甚至鈣鹽和鎂鹽的水溶性也很好。至鈣鹽和鎂鹽的水溶性也很好。n相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)380，烷基碳原子數(shù)超過(guò)，烷基碳原子數(shù)超過(guò)20時(shí)，變成親油的表面活性劑，可用于配時(shí)，變成親油的表面活性劑，可用于配制油包水乳狀液。制油包水乳狀液。 烷基磺酸鹽的合成烷基磺酸鹽的合成 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2.烷基苯磺酸鈉n

17、烷基苯磺酸鈉的苯環(huán)約相當(dāng)于烷烴中烷基苯磺酸鈉的苯環(huán)約相當(dāng)于烷烴中4個(gè)碳個(gè)碳原子的作用。原子的作用。其性質(zhì)與烷基磺酸鹽大體相同。其性質(zhì)與烷基磺酸鹽大體相同。 烷基苯磺酸鈉的合成烷基苯磺酸鈉的合成 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3季銨鹽型表面活性劑季銨鹽型表面活性劑 n季銨鹽型表面活性劑可用于含酸、含堿或含季銨鹽型表面活性劑可用于含酸、含堿或含鈣、鎂離子的水中鈣、鎂離子的水中 n季銨鹽型表面活性劑和陰離子型表面活性劑季銨鹽型表面活性劑和陰離子型表面活性劑復(fù)配，高濃度發(fā)生沉淀，低濃度常有顯著的復(fù)配，高濃度發(fā)生沉淀，低濃度常有顯著的協(xié)同效應(yīng)。協(xié)同效應(yīng)。季銨鹽型表面活性劑的合成季銨鹽型表面活

18、性劑的合成 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）4聚氧乙烯烷基醇醚（平聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型表面活性劑）平加型表面活性劑）n由烷基醇和環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成：由烷基醇和環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成：n烷基的碳原子數(shù)通常為烷基的碳原子數(shù)通常為1020n氧乙烯的聚合度為氧乙烯的聚合度為1100n烷基中碳原子數(shù)越多，表面活性劑越親油烷基中碳原子數(shù)越多，表面活性劑越親油n氧乙烯聚合度越大，表面活性劑越親水氧乙烯聚合度越大，表面活性劑越親水 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）非離子表面活性劑特點(diǎn)非離子表面活性劑特點(diǎn)n存在濁點(diǎn)，只能在濁點(diǎn)以下使用存在濁點(diǎn)，只能在濁點(diǎn)以下使用n主要靠聚

19、氧乙烯基（即醚鏈）與水形成氫鍵而溶主要靠聚氧乙烯基（即醚鏈）與水形成氫鍵而溶于水的。由于溫度升高，氫鍵減弱，所以聚氧乙于水的。由于溫度升高，氫鍵減弱，所以聚氧乙烯烷基醇醚在水中的溶解度也是隨著溫度升高而烯烷基醇醚在水中的溶解度也是隨著溫度升高而下降的。通常把某一質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面活性劑水溶下降的。通常把某一質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面活性劑水溶液出現(xiàn)渾濁時(shí)的溫度稱為該質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的濁點(diǎn)。液出現(xiàn)渾濁時(shí)的溫度稱為該質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的濁點(diǎn)。n特別適用于有鈣、鎂離子和礦化度高的地層特別適用于有鈣、鎂離子和礦化度高的地層 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）5. 聚氧乙烯烷基苯酚醚（聚氧乙烯烷基苯酚醚（OP型表面活性劑型表

20、面活性劑n碳原子數(shù)通常為碳原子數(shù)通常為812，而氧乙烯的聚合度，而氧乙烯的聚合度為為1100n存在濁點(diǎn)，只能在濁點(diǎn)以下使用存在濁點(diǎn)，只能在濁點(diǎn)以下使用n特別適用于有鈣、鎂離子和礦化度高的地層特別適用于有鈣、鎂離子和礦化度高的地層 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）6斯盤型和吐溫型表面活性劑斯盤型和吐溫型表面活性劑n斯盤型斯盤型n由脂肪酸與山梨糖醇通過(guò)酯化反應(yīng)生成由脂肪酸與山梨糖醇通過(guò)酯化反應(yīng)生成 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）土溫（土溫（Tween）型）型 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）n親油基由氧丙烯親油基由氧丙烯(

21、即環(huán)氧丙烷）聚成。即環(huán)氧丙烷）聚成。n聚氧丙烯的相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)聚氧丙烯的相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)1000就具有親油的就具有親油的性質(zhì)（每一個(gè)性質(zhì)（每一個(gè)-C3H6O-約相當(dāng)約相當(dāng)04個(gè)個(gè)-CH2-的作用）的作用）n屬于高分子表面活性劑。屬于高分子表面活性劑。 7.聚醚型表面活性劑聚醚型表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 有兩個(gè)親水基團(tuán)，水溶性好，耐鹽能力有兩個(gè)親水基團(tuán)，水溶性好，耐鹽能力強(qiáng)強(qiáng) 很有發(fā)展前景的表面活性劑很有發(fā)展前景的表面活性劑8非離子非離子-陰離子型兩性表面活性劑陰離子型兩性表面活性劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（

22、華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）9含氟表面活性劑含氟表面活性劑n含氟表面活性劑是指碳鏈中的氫原子為氟原含氟表面活性劑是指碳鏈中的氫原子為氟原子取代的表面活性劑。子取代的表面活性劑。（l）表面活性高）表面活性高n它的水溶液的表面張力可低至它的水溶液的表面張力可低至 20 mNm-1（有些（有些甚至可低至甚至可低至12mNm-1。（2）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定n耐溫、耐酸、耐堿、耐氧化劑。耐溫、耐酸、耐堿、耐氧化劑。n 含氟表面活性劑主要與一般表面活性劑復(fù)配含氟表面活性劑主要與一般表面活性劑復(fù)配使用（價(jià)格高）使用（價(jià)格高） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 第二節(jié)第二節(jié) 高分子高分子 中國(guó)石油大學(xué)（華東）一、高

23、分子的特點(diǎn)一、高分子的特點(diǎn)1.高分子：高分子：指相對(duì)分子質(zhì)量從幾千到幾百萬(wàn)指相對(duì)分子質(zhì)量從幾千到幾百萬(wàn)(甚至幾千萬(wàn)甚至幾千萬(wàn))的化合物。的化合物。 通常是由一種或幾種低分子聚合而成，又稱為通常是由一種或幾種低分子聚合而成，又稱為聚合物或高聚物。聚合物或高聚物。2.高分子于低分子的區(qū)別高分子于低分子的區(qū)別(1)高分子的分子間力比低分子大高分子的分子間力比低分子大 n色散力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大色散力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大 n色散力常常超過(guò)定向力、誘導(dǎo)力而起主要作用色散力常常超過(guò)定向力、誘導(dǎo)力而起主要作用 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(2)高分子的構(gòu)象多高分子的構(gòu)象多構(gòu)象：構(gòu)象：n同種分子在運(yùn)動(dòng)中

24、的各種形象同種分子在運(yùn)動(dòng)中的各種形象n分子中的原子在保持鍵角不變的情況下繞單分子中的原子在保持鍵角不變的情況下繞單鍵進(jìn)行內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的鍵進(jìn)行內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的n高分子構(gòu)象多高分子構(gòu)象多n構(gòu)成高分子的原子多構(gòu)成高分子的原子多n高分子蜷曲程度不同高分子蜷曲程度不同 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(3)高分子具有多分散性高分子具有多分散性高分子是一種大小不同的同系分子的混合物。高分子是一種大小不同的同系分子的混合物。v高分子是由低分子聚合而成的，組成高高分子是由低分子聚合而成的，組成高分子的低分子稱為分子的低分子稱為單體單體。 v高分子是由許多重復(fù)單元通過(guò)共價(jià)鍵連高分子

25、是由許多重復(fù)單元通過(guò)共價(jià)鍵連接而成，重復(fù)單元稱為接而成，重復(fù)單元稱為鏈節(jié)鏈節(jié)。v重復(fù)單元的數(shù)目，稱為重復(fù)單元的數(shù)目，稱為鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù)。v鏈節(jié)中元素相對(duì)原子質(zhì)量的總和叫做鏈節(jié)中元素相對(duì)原子質(zhì)量的總和叫做鏈鏈節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）1.1.數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量Mrn 用端基分析、冰點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高、滲透壓、蒸氣壓降用端基分析、冰點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高、滲透壓、蒸氣壓降低等方法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量是數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量。低等方法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量是數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量。 二、高分子的相對(duì)分子質(zhì)量二、高分子的相對(duì)分子質(zhì)量 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2.2.重均相對(duì)分子質(zhì)量重均相對(duì)分子

26、質(zhì)量Mrw用光散射法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量是重均相對(duì)分子質(zhì)量用光散射法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量是重均相對(duì)分子質(zhì)量 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3. Z均相對(duì)分子質(zhì)量均相對(duì)分子質(zhì)量Mrz 用超速離心法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量為用超速離心法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量為Z均相對(duì)分子質(zhì)量均相對(duì)分子質(zhì)量 中國(guó)石油大學(xué)（華東）4.粘均相對(duì)分子質(zhì)量粘均相對(duì)分子質(zhì)量Mrv用粘度法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量是粘均相對(duì)分子質(zhì)量用粘度法測(cè)得的相對(duì)分子質(zhì)量是粘均相對(duì)分子質(zhì)量 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 5.幾種相當(dāng)分子質(zhì)量的關(guān)系幾種相當(dāng)分子質(zhì)量的關(guān)系nMrn Mrw Mrz vMrn = = Mrw = = Mr 說(shuō)明高分子是均一的。說(shuō)明高分子是均一的。vMrw

27、Mrn或或MrzMrn越大，分子量分布越分散越大，分子量分布越分散n當(dāng)當(dāng)a=1a=1時(shí)，時(shí)， M Mrvrv= =M Mrwrwn當(dāng)當(dāng)0 0a al l時(shí)，時(shí)，M MrnrnM MrvrvM Mrwrw 中國(guó)石油大學(xué)（華東）三、聚合反應(yīng)三、聚合反應(yīng) 由低分子生成高分子的反應(yīng)叫聚合反應(yīng)。由低分子生成高分子的反應(yīng)叫聚合反應(yīng)。 聚合反應(yīng)分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。聚合反應(yīng)分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）1加聚反應(yīng)加聚反應(yīng) 定義：定義：產(chǎn)物：產(chǎn)物：由加聚反應(yīng)得到的產(chǎn)物叫加聚物。由加聚反應(yīng)得到的產(chǎn)物叫加聚物。分類：分類：加聚物分為均加聚物和共加聚物加聚物分為均加聚物和共加聚物由許多相同或不相同

28、的低分子化合為高由許多相同或不相同的低分子化合為高分子，但無(wú)任何新的低分子產(chǎn)生的過(guò)程。分子，但無(wú)任何新的低分子產(chǎn)生的過(guò)程。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)定義：定義：產(chǎn)物：產(chǎn)物：由縮聚反應(yīng)得到的產(chǎn)物叫縮聚物。由縮聚反應(yīng)得到的產(chǎn)物叫縮聚物。分類：分類：縮聚物分為均縮聚物和共縮聚物。縮聚物分為均縮聚物和共縮聚物。由許多相同或不相同的低分子化合為高分由許多相同或不相同的低分子化合為高分子子, ,但同時(shí)有新的但同時(shí)有新的低分子低分子（例如水、氨或（例如水、氨或氯化氫）產(chǎn)生的過(guò)程。氯化氫）產(chǎn)生的過(guò)程。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）四、高分子的結(jié)構(gòu)(1)直鏈線型結(jié)構(gòu)直鏈線型結(jié)構(gòu)n由高分子鏈節(jié)連成長(zhǎng)鏈的高分

29、子。由高分子鏈節(jié)連成長(zhǎng)鏈的高分子。n由于長(zhǎng)鏈高分子中原子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，直鏈線型高分子除采由于長(zhǎng)鏈高分子中原子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，直鏈線型高分子除采取伸直的構(gòu)象外，主要采取蜷曲的構(gòu)象取伸直的構(gòu)象外，主要采取蜷曲的構(gòu)象1、高分子的結(jié)構(gòu)類型、高分子的結(jié)構(gòu)類型 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(2)支鏈線型結(jié)構(gòu)支鏈線型結(jié)構(gòu)n由鏈節(jié)連成長(zhǎng)鏈高分子外，在長(zhǎng)鏈的周圍還有相當(dāng)數(shù)量由鏈節(jié)連成長(zhǎng)鏈高分子外，在長(zhǎng)鏈的周圍還有相當(dāng)數(shù)量 的側(cè)鏈，有時(shí)側(cè)鏈上還有分支；的側(cè)鏈，有時(shí)側(cè)鏈上還有分支；n連成長(zhǎng)鏈的部分叫主鏈，而連在主鏈周圍的側(cè)鏈叫支鏈。連成長(zhǎng)鏈的部分叫主鏈，而連在主鏈周圍的側(cè)鏈叫支鏈。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(3)交聯(lián)體型結(jié)構(gòu)交聯(lián)體型結(jié)構(gòu)

30、當(dāng)高分子的鏈與鏈間用交聯(lián)鏈把它們連接起來(lái)，就形成當(dāng)高分子的鏈與鏈間用交聯(lián)鏈把它們連接起來(lái)，就形成交聯(lián)體型結(jié)構(gòu)交聯(lián)體型結(jié)構(gòu). 中國(guó)石油大學(xué)（華東）2.不同結(jié)構(gòu)高分子產(chǎn)生的原因不同結(jié)構(gòu)高分子產(chǎn)生的原因官能度：指合成高分子的單體中能生成新鍵的活性官能度：指合成高分子的單體中能生成新鍵的活性 點(diǎn)數(shù)目，點(diǎn)數(shù)目，合成高分子的單體的官能度合成高分子的單體的官能度2.2. v若合成高分子單體的官能度若合成高分子單體的官能度= =2，又不發(fā)生任何，又不發(fā)生任何副反應(yīng)，形成直鏈線型高分子。副反應(yīng)，形成直鏈線型高分子。v若聚合反應(yīng)中存在有官能度若聚合反應(yīng)中存在有官能度2的單體，根據(jù)反的單體，根據(jù)反應(yīng)物的比例和聚合程

31、度，產(chǎn)物可以是直鏈線型、支應(yīng)物的比例和聚合程度，產(chǎn)物可以是直鏈線型、支鏈線型或交聯(lián)體型的高分子。鏈線型或交聯(lián)體型的高分子。 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）五、高分子的分類五、高分子的分類 1按高分子結(jié)構(gòu)分類按高分子結(jié)構(gòu)分類2按高分子性質(zhì)分類按高分子性質(zhì)分類3按高分子的來(lái)源分類按高分子的來(lái)源分類 中國(guó)石油大學(xué)（華東）六、高分子的命名六、高分子的命名1. 生化高分子的命名生化高分子的命名 主要按來(lái)源命名。主要按來(lái)源命名。例：黃單胞桿菌屬（例：黃單胞桿菌屬（Xanthomonas）細(xì)菌）細(xì)菌發(fā)酵而來(lái)的膠叫黃胞膠（發(fā)酵而來(lái)的膠叫黃胞膠（xanthan Gum）。）。2 天然高分子的命名天然

32、高分子的命名 天然高分子也主要按來(lái)源命名。天然高分子也主要按來(lái)源命名。例：從海洋低等植物褐藻來(lái)的膠叫褐藻膠；從例：從海洋低等植物褐藻來(lái)的膠叫褐藻膠；從豆科植物田箐種子胚乳來(lái)的膠叫田青膠等。豆科植物田箐種子胚乳來(lái)的膠叫田青膠等。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3、合成高分子的命名、合成高分子的命名合成高分子常按合成的基本反應(yīng)和原料命名。合成高分子常按合成的基本反應(yīng)和原料命名。（l）均加聚物）均加聚物在合成單體的前面加一在合成單體的前面加一“ 聚聚” 字。字。例：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧乙烯、聚丙烯酸胺例：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧乙烯、聚丙烯酸胺（2）共加聚物）共加聚物在合成單體后面加在合成單體后面加“ 共聚物

33、共聚物 ” 等字。等字。例：乙烯與苯乙烯共聚物、丙烯酸與二乙烯苯共聚物、例：乙烯與苯乙烯共聚物、丙烯酸與二乙烯苯共聚物、辛基苯乙烯與苯乙烯磺酸鈉共聚物辛基苯乙烯與苯乙烯磺酸鈉共聚物 中國(guó)石油大學(xué)（華東）（3）均縮聚物）均縮聚物在合成單體前面加在合成單體前面加“ 聚聚” 字，例：聚乙二醇。字，例：聚乙二醇。（4）共縮聚物）共縮聚物在合成單體后面加在合成單體后面加“樹脂樹脂” ” 兩字，如酚醛樹兩字，如酚醛樹脂、脲醛樹脂等；或直接在單體后面加脂、脲醛樹脂等；或直接在單體后面加“縮聚縮聚物物” ” 等字。如酚醛樹脂可叫苯酚與甲醛的縮等字。如酚醛樹脂可叫苯酚與甲醛的縮聚物，脲醛樹脂可叫尿素與甲醛的縮聚

34、物。聚物，脲醛樹脂可叫尿素與甲醛的縮聚物。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）七、重要的高分子七、重要的高分子 中國(guó)石油大學(xué)（華東）1聚乙烯聚乙烯(1)合成合成n聚乙烯是由乙烯聚合制得。聚乙烯是由乙烯聚合制得。n分為低壓聚乙烯和高壓聚乙烯。分為低壓聚乙烯和高壓聚乙烯。 在在120200MPa、170200及氧催化下，乙烯聚及氧催化下，乙烯聚合產(chǎn)生如下高壓聚乙烯。合產(chǎn)生如下高壓聚乙烯。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(2)支鏈度的定義1000個(gè)碳原子上的甲基個(gè)數(shù)。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）(3)聚乙烯的性質(zhì)聚乙烯的性質(zhì)高壓聚乙烯高壓聚乙烯低壓聚乙烯低壓聚乙烯白色固體白色固體硬度、密度、熔點(diǎn)低硬度、密度、熔點(diǎn)低不溶于水不溶于

35、水60以上溶于苯等以上溶于苯等耐酸、堿耐酸、堿不耐氧化劑不耐氧化劑白色固體白色固體硬度、密度、熔點(diǎn)高硬度、密度、熔點(diǎn)高不溶于水不溶于水60以上溶于苯等以上溶于苯等耐酸、堿耐酸、堿不耐氧化劑不耐氧化劑 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 2聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺的性質(zhì)：聚丙烯酰胺的性質(zhì)：n聚丙烯酰胺對(duì)熱比較穩(wěn)定聚丙烯酰胺對(duì)熱比較穩(wěn)定n固體在固體在220230軟化軟化n水溶液在水溶液在93以后明顯地發(fā)生降解反應(yīng)以后明顯地發(fā)生降解反應(yīng)n聚丙烯酰胺不溶于汽油、煤油、柴油、苯、甲苯聚丙烯酰胺不溶于汽油、煤油、柴油、苯、甲苯和二甲苯，溶于水。和二甲苯，溶于水。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）聚丙烯酰胺的反應(yīng)v與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)nPA

36、M部分水解，叫部分水解聚丙烯酰胺（部分水解，叫部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），），nHPAM有更好的增粘能力有更好的增粘能力 中國(guó)石油大學(xué)（華東）聚丙烯酰胺的反應(yīng)v亞胺化反應(yīng)n 在強(qiáng)酸性下進(jìn)行（pH2.5）n結(jié)果使溶解度降低。n分子內(nèi)亞胺化n分子間亞胺化 中國(guó)石油大學(xué)（華東）v與醛反應(yīng)n聚丙烯酰胺可與甲醛作用生成羥甲基化聚丙烯酰胺（注意pH值條件）n羥甲基化聚丙烯酰胺與胺的鹽酸鹽作用，可得陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺 聚丙烯酰胺的反應(yīng) 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）聚丙烯酰胺的反應(yīng)聚丙烯酰胺的反應(yīng)v降解反應(yīng)降解反應(yīng)n高分子在物理因素或化學(xué)因素作用下發(fā)生的相對(duì)分高分子在物理因素或化學(xué)因素作用下

37、發(fā)生的相對(duì)分子質(zhì)量降低的反應(yīng)。子質(zhì)量降低的反應(yīng)。n光、熱和機(jī)械作用下的降解光、熱和機(jī)械作用下的降解 n氧化劑作用下的降解，氧化劑作用下的降解， 可用除氧劑減少氧化降解可用除氧劑減少氧化降解 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）聚丙烯酰胺的反應(yīng)聚丙烯酰胺的反應(yīng)n交聯(lián)反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)n線型高分子通過(guò)分子間化學(xué)鍵的形成而產(chǎn)生體型高線型高分子通過(guò)分子間化學(xué)鍵的形成而產(chǎn)生體型高分子的過(guò)程。分子的過(guò)程。nHPAM交聯(lián)劑：能使線型高分子產(chǎn)生交聯(lián)的物質(zhì)交聯(lián)劑：能使線型高分子產(chǎn)生交聯(lián)的物質(zhì)n醛類醛類：甲醛、乙醛、乙二醛：甲醛、乙醛、乙二醛n高價(jià)金屬離子高價(jià)金屬離子：Zr4+、Ti4+、Cr3+、Al3+ 中國(guó)

38、石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）多核羥橋絡(luò)離子1.絡(luò)合絡(luò)合2.水解3.羥橋作用4.進(jìn)一步水解和羥橋作用 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 鉻凍膠n用用Cr3+組成的多核羥橋絡(luò)離子交聯(lián)溶液中帶組成的多核羥橋絡(luò)離子交聯(lián)溶液中帶-COO-的的聚合物（如聚合物（如HPAM）生成。）生成。nCr3+可來(lái)自可來(lái)自nKCr（SO4）2、CrCl3、Cr（NO3）2、Cr（CH3COO）3，n由由Cr6+（如（如K2Cr2O7、Na2Cr2O7）用還原劑（如）用還原劑（如Na2S2O3、Na2SO3、NaHSO3）還原得到）還原得到 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）3聚氨基甲酸酯聚氨

39、基甲酸酯n聚氨基甲酸酯：由多羥基化合物與多異聚氨基甲酸酯：由多羥基化合物與多異氰酸酯聚合而成。氰酸酯聚合而成。n常用作防蠟涂料和保溫的泡沫塑料。常用作防蠟涂料和保溫的泡沫塑料。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）4酚醛樹脂酚醛樹脂由苯酚與甲醛通過(guò)縮聚反應(yīng)生成由苯酚與甲醛通過(guò)縮聚反應(yīng)生成（1）熱固性酚醛樹脂）熱固性酚醛樹脂 v合成條件合成條件n堿性催化劑（例如氫氧化銨、氫氧化鈉、氫氧化鋇）堿性催化劑（例如氫氧化銨、氫氧化鈉、氫氧化鋇）n苯酚和甲醛的摩爾比小于苯酚和甲醛的摩爾比小于1v物理性質(zhì)物理性質(zhì)n易溶于丙酮、乙醇或乙酸乙酯，微溶于水，不溶于汽油、煤油、易溶于丙酮、乙醇或乙酸乙酯，微溶于水，不溶于汽油、煤油

40、、柴油、苯、甲苯、二甲苯等非極性溶劑。柴油、苯、甲苯、二甲苯等非極性溶劑。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）v固化反應(yīng)固化反應(yīng)n熱固性酚醛樹脂加熱后，可變成不溶不熔的交熱固性酚醛樹脂加熱后，可變成不溶不熔的交聯(lián)體型的酚醛樹脂聯(lián)體型的酚醛樹脂 。n熱固反應(yīng)可在催化劑作用下加速進(jìn)行。例如用熱固反應(yīng)可在催化劑作用下加速進(jìn)行。例如用酸性催化劑（如鹽酸、草酸或可產(chǎn)生酸的鹽如酸性催化劑（如鹽酸、草酸或可產(chǎn)生酸的鹽如氯化亞錫、氯化銨等）氯化亞錫、氯化銨等） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）v改性反應(yīng)改性反應(yīng)(與環(huán)氧乙烷反應(yīng)與環(huán)氧乙烷反應(yīng)) 在酚醛樹脂中引入親水的聚氧乙烯基，產(chǎn)物的在酚醛樹脂中引入親水的聚氧乙烯

41、基，產(chǎn)物的水溶性可以大大提高，由于它的支鏈結(jié)構(gòu)，對(duì)水溶性可以大大提高，由于它的支鏈結(jié)構(gòu)，對(duì)水有很好的增粘作用。水有很好的增粘作用。 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）（2）熱塑性酚醛樹脂）熱塑性酚醛樹脂v合成合成n酸性催化劑（例如鹽酸、草酸）酸性催化劑（例如鹽酸、草酸）n苯酚對(duì)甲醛的摩爾比大于苯酚對(duì)甲醛的摩爾比大于1v性質(zhì)性質(zhì)n固化固化n需外加交聯(lián)劑（需外加交聯(lián)劑（HCHO、N4(CH2)6）n親水性改性親水性改性 中國(guó)石油大學(xué)（華東）5脲醛樹脂脲醛樹脂n由尿素與甲醛通過(guò)縮聚反應(yīng)生成。由尿素與甲醛通過(guò)縮聚反應(yīng)生成。 n熱固性脲醛樹脂：熱固性脲醛樹脂：n合成合成n堿性催化劑堿性催化劑n尿

42、素對(duì)甲醛的摩爾比小于尿素對(duì)甲醛的摩爾比小于1n性質(zhì)性質(zhì)n熱固性熱固性n易溶于乙醇、丙酮，微溶于水，但不溶于非極性溶劑易溶于乙醇、丙酮，微溶于水，但不溶于非極性溶劑 n親水性改性親水性改性n可使用酸性催化劑（例如鹽酸、草酸）加速熱固反應(yīng)可使用酸性催化劑（例如鹽酸、草酸）加速熱固反應(yīng) 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）6環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 n凡含環(huán)氧基凡含環(huán)氧基的樹脂都叫環(huán)氧樹脂的樹脂都叫環(huán)氧樹脂 n由環(huán)氧氯丙烷與二酚基丙烷（也叫雙酚由環(huán)氧氯丙烷與二酚基丙烷（也叫雙酚A），在氫氧化鈉催化下），在氫氧化鈉催化下制得制得n添加劑添加劑n增韌劑：如鄰苯二甲酸二丁酯；增韌劑：如鄰苯二甲酸二丁酯；n稀釋劑：如丙酮、乙醇；稀釋劑：如丙酮、乙醇；n填充劑：如鐵粉、鋁粉、氧化鋁、云母粉、玻璃粉等。填充劑：如鐵粉、鋁粉、氧化鋁、云母粉、玻璃粉等。 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）7、聚糖、聚糖 n聚糖可由單糖縮聚而成聚糖可由單糖縮聚而成n單糖指符合通式單糖指符合通式Cn( H2O )n一類最簡(jiǎn)單的一類最簡(jiǎn)單的碳水化合物。碳水化合物。 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）n糖的糖的 、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)n鄰位順式