De almindeligt anvendte overfladeaktive midler er for det meste lavmolekylære forbindelser med molekylvægte på hundredvis. Med den dybtgående forskning inden for mange varme områder, såsom øget olieudvinding, lægemiddelbærere og kontrolleret frigivelse, biologisk simulering, polymer LB-film, medicinske polymermaterialer (antikoagulant), lotionpolymerisation osv., bliver kravene til overfladeaktive stoffer stadigt større. diversificerede og højtydende, og overfladeaktive polymerer er blevet i fokus.
Generelt kaldes stofferne med molekylvægt over tusinder og overfladeaktivitet makromolekylære overfladeaktive stoffer. I lighed med almindelige overfladeaktive stoffer er der ingen standardklassificering for polymere overfladeaktive stoffer. Generelt kan de ifølge klassificeringen af lavmolekylære overfladeaktive stoffer og deres ioniske egenskaber i vand opdeles i anioniske, kationiske, zwitterioniske og ikke-ioniske overfladeaktive stoffer. Alt efter om micelle dannes i opløsning, kan det opdeles i polysæbe og vandopløseligt polymert overfladeaktivt middel.
Polysæbe
Langt de fleste polysæber er ladede, hvilket svarer til polyelektrolytter. Faktisk er de fleste af polysæberne produkter af hydrofob modifikation af polyelektrolytter, som generelt er uopløselige i vand. På nuværende tidspunkt er følgende typer polysæber blevet syntetiseret (i formlen repræsenterer R langkædet alkyl):
Vandopløseligt polymer overfladeaktivt middel
De polymer-overfladeaktive midler, der ikke danner miceller i opløsning, er generelt vandopløselige polymer-overfladeaktive midler. Ifølge kilden kan den opdeles i naturlige, semisyntetiske og syntetiske polymere overfladeaktive stoffer.
Naturlige polymerer, såsom forskellige slags gummi, stivelse, mikrobielle fermenteringspolysaccharider, etc;
Semisyntetiske polymerer er forskellige polymerer opnået ved kemisk modifikation af stivelse, cellulose og protein, såsom kationisk stivelse, methylcellulose, etc;
Syntetiske polymerer er polymerer opnået ved polymerisation af petrokemiske afledte polymerisationsmonomerer, såsom polyacrylamidderivater, polyacrylsyre osv.
Klassificering af polymere overfladeaktive stoffer
Ifølge deres ioniske egenskaber i vand kan de opdeles i anioniske, kationiske, zwitterioniske og ikke-ioniske typer.
Anionisk polymer overfladeaktivt middel
(1) Typiske polymerer af carboxylsyretypen indbefatter polyacrylsyre og dens copolymer, smørsyre og dens copolymer, acrylsyremaleinsyreanhydridcopolymer og nogle af deres forsæbede produkter.
(2) Typiske polymerer af sulfattypen er:
(3) Sulfonsyretypen omfatter delvist sulfoneret polystyren, benzensulfonsyreformaldehydkondensat, naphthalensulfonsyreformaldehydkondensat, sulfoneret polybutadien osv. Lignosulfonat er også en slags sulfoneret polymer overfladeaktivt middel. Typiske overfladeaktive sulfonsyrepolymerer er som følger:
Kationisk polymer overfladeaktivt middel
(1) Aminsalte eller polyaminer, såsom polyvinylimin, polyvinylpyrrolidon, polymaleimid og dets derivater. Typiske polymerer er:
(2) Kvaternære ammoniumsalte, såsom kvaterniseret polyacrylamid, polyvinylpyridiniumsalt, polydimethylamin epichlorhydrin, etc. Kvaternære ammoniumpolymer overfladeaktive stoffer viser positiv elektricitet i sure, neutrale og alkaliske vandige medier. Repræsentative produkter omfatter:
Amfotert polymert overfladeaktivt middel
De vigtigste sorter omfatter akrylsyre vinyl pyridin copolymer, akrylsyre, kationisk akrylat copolymer, amfotert polyacrylamid, etc., såsom:
Ikke-ionisk polymer overfladeaktivt middel
De vigtigste sorter omfatter polyvinylalkohol og dets delvist esterificerede eller acetaliserede produkter, såsom modificeret polyacrylamid, maleinsyreanhydridcopolymer, polyacrylat, polyether, polyethylenoxid, propylenoxid, vandopløselig phenolharpiks, aminoharpiks osv.
Struktur og egenskaber af polymer overfladeaktive stoffer
Overfladeaktiviteten af polymert overfladeaktivt middel afhænger af den makromolekylære morfologi i opløsning, og den molekylære morfologi er tæt forbundet med sådanne faktorer som den amfifile kemiske molekylære struktur af polymer, sammensætningsforhold og den relative molekylvægt af makromolekyle.
Bloker overfladeaktivt stof
Multiblok hydrofobe segmenter er fordelt på hovedkæden af makromolekyler. Korrekt hydrofob hydrofil sekvenslængde vil effektivt forhindre selvassociering (dannende enkelte molekylære miceller) eller intermolekylær association (multimolekylær association) af hydrofobe segmenter
Kam overfladeaktivt middel
Kam overfladeaktive stoffer har fordelene ved nem forberedelse og variation. For eksempel viser det overfladeaktive middel opnået ved homopolymerisation eller copolymerisation af amfotere og amfifile monomerer forskellige forgrenede kemiske strukturer i henhold til forskellige positioner af hydrofobe og hydrofile grupper
Fordi der er hydrofile grupper på grenkæden, som hindrer aggregeringen og associationen af hydrofobe kædesegmenter, selv i de genererede miceller, sammenlignet med micellerne med generelt dannede tætte kerner, er det indre relativt løst, og der er stadig et stort antal af vandmolekyler, så de kan have høj overfladeaktivitet; På samme tid, på grund af konfigurationen, kan den amfifile forgrenede kæde forhindre associationen af den hydrofobe hovedkæde sammensat af methylen og methylen, så den kan deltage i adsorptionen af grænsefladen.
Forskningen viser, at enhver faktor, der øger stivheden af molekylære kæder, er befordrende for strækningen af makromolekyler i opløsning og kan forbedre overfladeaktiviteten af polymerer under forudsætning af at opretholde opløselighed.
Anvendelse af polymer overfladeaktive stoffer
Anvendelse i medicinalindustrien:
På grund af deres fremragende overfladeaktivitet er blok- og podepolymer-overfladeaktive stoffer blevet brugt i vid udstrækning i den farmaceutiske industri, såsom lægemiddelbærere, lægemiddelemulgatorer, dispersionssolubiliseringsmidler, befugtningsmidler osv. Derudover er polymere overfladeaktive stoffer også i vid udstrækning anvendt i lægemiddelanalyse som fase overførselskatalysatorer i lægemiddelsyntese.
Anvendelse i olieindustrien:
Den producerede råolie indeholder fast paraffin, hvilket fører til dårlig fluiditet af råolie og bringer visse vanskeligheder til produktion, opbevaring, transport, forarbejdning og andre processer af denne slags hærdelige højviskositetsolie. Dette problem kan løses ved at tilsætte flydepunktssænkende eller likviditetsforbedrende middel af råolie. Dispersiteten af olieopløseligt polymert overfladeaktivt middel kan yderligere forbedre flowforbedringsmidlet og forhindre dannelsen af udfældning af paraffin i brændselsolie under transport og opbevaring.
Anvendelse i tekstiltryk- og farvningsindustrien:
Polyetherpolymer-overfladeaktive midler bruges ofte som lavtskummende detergenter, emulgatorer, dispergeringsmidler, skumdæmpningsmidler, antistatiske midler, befugtningsmidler, tryk- og farvemidler osv.; Polyvinylalkohol og andre makromolekylære forbindelser anvendes i vid udstrækning som fortykningsmidler og beskyttende kolloider til fremstilling af lotiontryknings- og farvningshjælpemidler; Cellulosederivater såsom carboxymethylcellulose anvendes som detergenter for at forhindre genkontaminering; Lignosulfonat og phenolisk kondensatsulfonat anvendes som dispergeringsmidler af uopløselige farvestoffer.
Anvendelse i papirindustrien:
Polymer overfladeaktivt middel er blevet viet mere og mere opmærksomhed i de senere år på grund af dets unikke og vigtige rolle i at forbedre papiregenskaber og forbedre papirmaskinens effektivitet. Nogle undersøgelser har vist, at maleinsyremonoestere fremstilles ud fra polyethylenglycol og maleinsyreanhydrid med forskellige relative molekylvægte og derefter polymeriseres med akrylsyre for at danne maleinsyremonoestere og akrylsyrecopolymerer. Afsværtningseffekten er bemærkelsesværdig.