高分子表面活性剂省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,高分子表面活性剂介绍,第1页,一、表面活性剂介绍,二、高分子表面活性剂介绍,三、高分子表面活性剂结构与性能,四、高分子表面活性剂应用,五、总结,主,要,内,容,第2页,一、表面活性剂介绍,表面活性剂是分子中含有亲溶剂基与疏溶剂基,能富集,(,吸附,),于界面,使界面性质发生显著改变而出现界面活性物质。,通常所说表面活性剂是指水中表面活性剂。其分子常被称作“双亲分子”，因为表面活性剂 特有结构通常称之为“双亲结构”。表面活性剂分子一端为亲油疏水基，分子另一端为极性亲水亲水基。两类结构与性能截然相反分子碎片或基团分处于同一分子两端并以化学键相连接，形成了一个不对称、极性结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油特征。,第3页,1.1,表面活性剂分类,阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠,1,阳离子表面活性剂：季铵化物,2,两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型,3,非离子表面活性剂：司盘系列，吐温系列,4,按极性基团解离性质分类,第4页,5,a.,十二烷基硫酸钠,b.,十二烷基三甲基氯化铵,c.,月桂醇聚氧乙烯醚,d.,十二烷基甜菜碱,表面活性剂两亲分子示意图,1.2,表面活性剂结构特点,表面活性剂分子组成,疏水（亲油）基团（,hydrophobic group,）,亲水基团（,hydrophilic group,）第5页,1.3,表面活性剂作用机理,6,离子型表面活性剂,b.,聚氧乙烯型非离子型表面活性剂,胶束结构示意图,两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会,相互吸引,，从而使得分子自发形成有序聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，,以,减,少,憎水基与水分子接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为,胶束,第6页,1.3.1,胶束形状,7,棒状,片状,球状,层状,第7页,1.3.2,临界胶束浓度,表面活性剂溶液中,开始形成胶束最低浓度称为,临界胶束浓度,（,Critical Micelle Concentration,，简写为,cmc,）。,十二烷基硫酸钠水溶液物理化学性质与浓度关系,临界胶束浓度越小,，表面活性剂形成胶束和到达表面（界面）吸附饱和所需浓度越低，改变表面（界面）性质，产生润湿、乳化、起泡和增溶等作用所需浓度也越低。,第8页,1.3.3,胶束作用介绍,乳化作用,:,指将一个液体细小颗粒分散于另一个不相溶液 体中，所得到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分散体系，泡沫形成包括起泡和稳泡两个原因。,分散作用,:,增加固体粒子在溶液中分散分散稳定性问题。,增溶作用,:,指水溶液中表面活性剂存在能使不溶或微溶于水有机化合物溶解度显著增加现象，这种作用只有在表面活性剂浓度超出临界胶束浓度后才显现出来。,催化作用,:,表面活性剂胶束直径通常为,3,5nm,，其大小、结构和性质与含酶球状蛋白相同，所以含有与酶类似催化作用，合理选择表面活性剂能够使化学反应速度显著提升。,第9页,惯用表面活性剂多为分子量为数百低分子量化合物。伴随很多热点领域，如强化采油,(enhancedoil recovery),、药品载体与控制释放、生物模拟、聚合物,LB,膜、医用高分子材料,(,抗凝血,),、乳液聚合等深入研究,对表面活性剂要求日趋多样化和高性能化,含有表面活性高分子化合物现已成为人们关注焦点。,通常将分子量在数千以上且含有表面活性物质称为高分子表面活性剂。,与普通表面活性剂相同，高分子表面活性剂还未有标准分类法。通常依据低分子表面活性剂分类法，按其在水中离子性来分类，可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型。依据在溶液中是否形成胶束，可分为,聚皂,及,水溶性高分子表面活性剂,。,二、高分子表面活性剂介绍,第10页,2.1,聚皂,绝大多数聚皂都带电荷，这一点与聚电解质类似。实际上，聚皂大多数都是对聚电解质进行,疏水,改性产物，普通是不溶于水。当前已合成聚皂有以下几个,(,式中,R,均表示长链烷基,),：,第11页,在溶液中不形成胶束高分子表面活性剂，普通主要是水溶性高分子表面活性剂。按其起源分为,天然、半合成和合成高分子表面活性剂,三大类。天然高分子如我们常见各种树胶、淀粉、微生物发酵多糖等；半合成高分子是以淀粉、纤维素、蛋白质经化学改性得到各种高聚物，如阳离子淀粉、甲基纤维素等；合成高分子则是由石油化工衍生聚合单体聚合得到高分子，如聚丙烯酰胺衍生物、聚丙烯酸等。,按其在水中离子性来分类，可分为,阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型。,2.2,水溶性高分子表面活性剂,第12页,2.2.1,阴离子高分子表面活性剂,(1),羧酸型 经典聚合物有聚丙烯酸及其共聚物、丁烯酸及其共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物以及它们部分皂化物等。,(2),硫酸酯型 经典聚合物有,:,第13页,(3),磺酸型 有部分磺化聚苯乙烯、苯磺酸甲醛缩合物、萘磺酸甲醛缩合物、磺化聚丁二烯等，木素磺酸盐亦是一个磺酸型高分子表面活性剂。经典磺酸型高分子表面活性剂如：,第14页,(1),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。经典聚合物有：,2.2.2,阳离子高分子表面活性剂,(2),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。代表性产品有：,第15页,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：,2.2.3,两性高分子表面活性剂,第16页,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。,2.24,非离子高分子表面活性剂,第17页,三、高分子表面活性剂结构与性能,高分子表面活性剂表面活性取决于在溶液中大分子形态，而分子形态又与聚合物二亲性化学分子结构、组成比及大分子相对分子质量等原因亲密相关。,3.1,嵌段型表面活性剂,多嵌段疏水性链段分布于大分子主链上，适当疏水亲水序列长度将有效预防疏水链段本身缔合（形成单分子胶束）或分子间缔合（多分子缔合）,第18页,3.2,梳形表面活性剂,梳形表面活性剂含有制备轻易、品种多样等优点。如两性及两亲单体均聚或者共聚得到表面活性剂，依据疏水亲水基团位置不一样，展现出不一样支链化学结构,第19页,因为支链上存在亲水基团，妨碍了疏水链段聚集缔合，即使在已经生成胶束中，与普通形成紧密内核胶束相比，内部相当疏松，依然有大量水分子，所以可含有较高表面活性；同时，因为构型原因，二亲性支链可妨碍由亚甲基和次甲基组成疏水主链缔合，使其参加界面吸附。,研究表面，在保持溶解性前体下，任何增加,分子链刚性原因,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页,四、高分子表面活性剂应用,4.1,在制药工业中应用,因为嵌段型和接枝型高分子表面活性剂优良表面活性，使得它们在制药工业中应用广泛，能够用作药品载体、药品乳化剂和分散增溶剂、润湿剂等。另外高分子表面活性剂在药品合成中作为相转移催化剂，在药品分析中也有较广泛应用。,4.2,在石油工业中应用,因为开采出原油中含有固体石蜡，致使原油流动性差，对这种易凝高粘油料生产、储运、加工等工序均带来一定困难，这个问题能够经过加入原油倾点下降剂或者流动性改 进剂方法处理。利用油溶性高分子表面活性剂分散性能够深入改进流动性改进剂，预防燃料油中石蜡在运输和储备过程中形成沉淀。,第21页,4.3在纺织印染工业中应用,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、印染剂等；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预防剂：木质素磺酸 盐、酚醛缩合物磺酸盐等被用作不溶性染料分散剂。,4.4,在造纸工业中应用,因为高分子表面活性剂在改进纸张性能，提升纸机效率等方面有着非常独特主要作用，所以近年来越来越受到造纸工作者重视。有研究表明以不一样相对分子质量聚乙二 醇与马来酸酐制备马来酸单酯，再与丙烯酸聚合生成马来酸单酯丙烯酸共聚物，脱墨效果显著。,第22页,五、总结,伴随材料工业发展，对高分子表面活性剂需求必将日趋旺盛，人们对高分子表面活性剂研究也在不停深入，开发新品种和新合成方法也是当前研究热点。尽管在处理高分子表面活性剂同时含有高摩尔质量和高表面活性问题上已经有一定进展，但因为对结构和性能关系认识不够，到当前为止含有超高分子量和高表面活性高分子表面活性剂这一领域研究依然进展迟缓。所以研究其结构与性能关系，重视新型高分子表面活性剂研究与开发，合成高摩尔质量、高表面活性两亲高分子化合物，含有主要理论和应用价值。,第23页,Thank You!,第24页,