高分子表面活性劑省名師優(yōu)質課賽課獲獎課件市賽課一等獎課件

高分子表面活性劑介紹第1頁一、表面活性劑介紹二、高分子表面活性劑介紹三、高分子表面活性劑結構與性能四、高分子表面活性劑應用五、總結主要內容第2頁一、表面活性劑介紹 表面活性劑是分子中含有親溶劑基與疏溶劑基,能富集(吸附)于界面,使界面性質發(fā)生顯著改變而出現(xiàn)界面活性物質。

通常所說表面活性劑是指水中表面活性劑。其分子常被稱作“雙親分子”，因為表面活性劑特有結構通常稱之為“雙親結構”。表面活性劑分子一端為親油疏水基，分子另一端為極性親水親水基。兩類結構與性能截然相反分子碎片或基團分處于同一分子兩端并以化學鍵相連接，形成了一個不對稱、極性結構，因而賦予了該類特殊分子既親水、又親油，便又不是整體親水或親油特征。第3頁1.1表面活性劑分類陰離子表面活性劑：硬脂酸，十二烷基苯磺酸鈉1陽離子表面活性劑：季銨化物2兩性離子表面活性劑：卵磷脂，氨基酸型3非離子表面活性劑：司盤系列，吐溫系列4按極性基團解離性質分類第4頁5a.十二烷基硫酸鈉b.十二烷基三甲基氯化銨c.月桂醇聚氧乙烯醚d.十二烷基甜菜堿表面活性劑兩親分子示意圖1.2表面活性劑結構特點表面活性劑分子組成疏水（親油）基團（hydrophobicgroup）親水基團（hydrophilicgroup）第5頁1.3表面活性劑作用機理6離子型表面活性劑b.聚氧乙烯型非離子型表面活性劑膠束結構示意圖兩親分子溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會相互吸引，從而使得分子自發(fā)形成有序聚集體，使憎水基向里、親水基向外，以減少憎水基與水分子接觸，使體系能量下降，這種多分子有序聚集體稱為膠束第6頁1.3.1膠束形狀7棒狀片狀球狀層狀第7頁1.3.2臨界膠束濃度表面活性劑溶液中開始形成膠束最低濃度稱為臨界膠束濃度（CriticalMicelleConcentration，簡寫為cmc）。十二烷基硫酸鈉水溶液物理化學性質與濃度關系

臨界膠束濃度越小，表面活性劑形成膠束和到達表面（界面）吸附飽和所需濃度越低，改變表面（界面）性質，產生潤濕、乳化、起泡和增溶等作用所需濃度也越低。第8頁1.3.3膠束作用介紹乳化作用:

指將一個液體細小顆粒分散于另一個不相溶液體中，所得到分散體系被成為乳液。泡沫作用:

泡沫實際是氣體分散于液體中分散體系，泡沫形成包括起泡和穩(wěn)泡兩個原因。分散作用:

增加固體粒子在溶液中分散分散穩(wěn)定性問題。增溶作用:

指水溶液中表面活性劑存在能使不溶或微溶于水有機化合物溶解度顯著增加現(xiàn)象，這種作用只有在表面活性劑濃度超出臨界膠束濃度后才顯現(xiàn)出來。催化作用:

表面活性劑膠束直徑通常為3～5nm，其大小、結構和性質與含酶球狀蛋白相同，所以含有與酶類似催化作用，合理選擇表面活性劑能夠使化學反應速度顯著提升。第9頁慣用表面活性劑多為分子量為數百低分子量化合物。伴隨很多熱點領域，如強化采油(enhancedoilrecovery)、藥品載體與控制釋放、生物模擬、聚合物LB膜、醫(yī)用高分子材料(抗凝血)、乳液聚合等深入研究,對表面活性劑要求日趨多樣化和高性能化,含有表面活性高分子化合物現(xiàn)已成為人們關注焦點。通常將分子量在數千以上且含有表面活性物質稱為高分子表面活性劑。與普通表面活性劑相同，高分子表面活性劑還未有標準分類法。通常依據低分子表面活性劑分類法，按其在水中離子性來分類，可分為陰離子型、陽離子型、兩性離子型和非離子型。依據在溶液中是否形成膠束，可分為聚皂及水溶性高分子表面活性劑。二、高分子表面活性劑介紹第10頁2.1聚皂絕大多數聚皂都帶電荷，這一點與聚電解質類似。實際上，聚皂大多數都是對聚電解質進行疏水改性產物，普通是不溶于水。當前已合成聚皂有以下幾個(式中R均表示長鏈烷基)：第11頁

在溶液中不形成膠束高分子表面活性劑，普通主要是水溶性高分子表面活性劑。按其起源分為天然、半合成和合成高分子表面活性劑三大類。天然高分子如我們常見各種樹膠、淀粉、微生物發(fā)酵多糖等；半合成高分子是以淀粉、纖維素、蛋白質經化學改性得到各種高聚物，如陽離子淀粉、甲基纖維素等；合成高分子則是由石油化工衍生聚合單體聚合得到高分子，如聚丙烯酰胺衍生物、聚丙烯酸等。 按其在水中離子性來分類，可分為陰離子型、陽離子型、兩性離子型和非離子型。2.2水溶性高分子表面活性劑第12頁2.2.1陰離子高分子表面活性劑

(1)羧酸型經典聚合物有聚丙烯酸及其共聚物、丁烯酸及其共聚物、丙烯酸馬來酸酐共聚物以及它們部分皂化物等。(2)硫酸酯型經典聚合物有:第13頁(3)磺酸型有部分磺化聚苯乙烯、苯磺酸甲醛縮合物、萘磺酸甲醛縮合物、磺化聚丁二烯等，木素磺酸鹽亦是一個磺酸型高分子表面活性劑。經典磺酸型高分子表面活性劑如：第14頁

(1)胺鹽或多胺類如聚乙烯亞胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚馬來酰亞胺及其衍生物等。經典聚合物有：2.2.2陽離子高分子表面活性劑

(2)季銨鹽如季銨化聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶鹽、聚二甲胺環(huán)氧氯丙烷等。季銨類高分子表面活性劑在酸性、中性及堿性水介質中顯示陽電性。代表性產品有：第15頁主要品種有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸．陽離子丙烯酸酯共聚物、兩性聚丙烯酰胺等，如：2.2.3兩性高分子表面活性劑第16頁主要品種有聚乙烯醇及其部分酯化或縮醛化產品，如經其改性聚丙烯酰胺、馬來酸酐共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚、聚環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷、水溶性酚醛樹脂、氨基樹脂等。2.2.4非離子高分子表面活性劑第17頁三、高分子表面活性劑結構與性能高分子表面活性劑表面活性取決于在溶液中大分子形態(tài)，而分子形態(tài)又與聚合物二親性化學分子結構、組成比及大分子相對分子質量等原因親密相關。3.1嵌段型表面活性劑多嵌段疏水性鏈段分布于大分子主鏈上，適當疏水親水序列長度將有效預防疏水鏈段本身締合（形成單分子膠束）或分子間締合（多分子締合）第18頁3.2梳形表面活性劑梳形表面活性劑含有制備輕易、品種多樣等優(yōu)點。如兩性及兩親單體均聚或者共聚得到表面活性劑，依據疏水親水基團位置不一樣，展現(xiàn)出不一樣支鏈化學結構第19頁因為支鏈上存在親水基團，妨礙了疏水鏈段聚集締合，即使在已經生成膠束中，與普通形成緊密內核膠束相比，內部相當疏松，依然有大量水分子，所以可含有較高表面活性；同時，因為構型原因，二親性支鏈可妨礙由亞甲基和次甲基組成疏水主鏈締合，使其參加界面吸附。研究表面，在保持溶解性前體下，任何增加分子鏈剛性原因都有利于溶液中大分子舒展，都可能提升聚合物表面活性。第20頁四、高分子表面活性劑應用4.1在制藥工業(yè)中應用因為嵌段型和接枝型高分子表面活性劑優(yōu)良表面活性，使得它們在制藥工業(yè)中應用廣泛，能夠用作藥品載體、藥品乳化劑和分散增溶劑、潤濕劑等。另外高分子表面活性劑在藥品合成中作為相轉移催化劑，在藥品分析中也有較廣泛應用。4.2在石油工業(yè)中應用

因為開采出原油中含有固體石蠟，致使原油流動性差，對這種易凝高粘油料生產、儲運、加工等工序均帶來一定困難，這個問題能夠經過加入原油傾點下降劑或者流動性改進劑方法處理。利用油溶性高分子表面活性劑分散性能夠深入改進流動性改進劑，預防燃料油中石蠟在運輸和儲備過程中形成沉淀。第21頁4.3在紡織印染工業(yè)中應用聚醚類高分子表面活性劑常被用作低泡洗滌劑、乳化劑、分散劑、消泡劑、抗靜電劑、潤濕劑、印染劑等；聚乙烯醇等高分子化合物作為增稠劑和保護膠體廣泛應用于乳液型印染助劑制備中；羧甲基纖維素等纖維素衍生物被用于洗滌劑作為再沾污預防劑：木質素磺酸鹽、酚醛縮合物磺酸鹽等被用作不溶性染料分散劑。4.4在造紙工業(yè)中應用因為高分子表面活性劑在改進紙張性能，提升紙機效率等方面有著非常獨特主要作用，所以近年來越來越受到造紙工作者重視。有研究表明以不一樣相對分子質量聚乙二醇與馬來酸酐制備馬來酸單酯，再與丙烯酸聚合生成馬來酸單酯．丙烯酸共聚物，脫墨效果顯著。第22頁五、總結 伴隨材料工業(yè)發(fā)展，對高分子表面活性劑需求必將日趨旺盛，人們對高分子表面活性劑研究也在不停深入，開發(fā)新品種和新合