高分子表面活性劑省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n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(jié)構(gòu)與性能四、高分子表面活性劑應(yīng)用五、總結(jié)主要內(nèi)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(zhì)發(fā)生顯著改變而出現(xiàn)界面活性物質(zhì)。

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?yàn)楸砻婊钚詣┨赜薪Y(jié)構(gòu)通常稱之為“雙親結(jié)構(gòu)”。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(jié)構(gòu)與性能截然相反分子碎片或基團(tuán)分處于同一分子兩端并以化學(xué)鍵相連接，形成了一個不對稱、極性結(jié)構(gòu)，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(tuán)解離性質(zhì)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑分子組成疏水（親油）基團(tuán)（hydrophobicgroup）親水基團(tuán)（hydrophilicgroup）第5頁1.3表面活性劑作用機(jī)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(jié)構(gòu)示意圖兩親分子溶解在水中達(dá)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(xué)性質(zhì)與濃度關(guān)系

臨界膠束濃度越小，表面活性劑形成膠束和到達(dá)表面（界面）吸附飽和所需濃度越低，改變表面（界面）性質(zhì)，產(chǎn)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(xì)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(shí)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(jī)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)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(xué)反應(yīng)速度顯著提升。第9頁慣用表面活性劑多為分子量為數(shù)百低分子量化合物。伴隨很多熱點(diǎn)領(lǐng)域，如強(qiáng)化采油(enhancedoilrecovery)、藥品載體與控制釋放、生物模擬、聚合物L(fēng)B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(guān)注焦點(diǎn)。通常將分子量在數(shù)千以上且含有表面活性物質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)分類法。通常依據(jù)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(jù)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(shù)聚皂都帶電荷，這一點(diǎn)與聚電解質(zhì)類似。實(shí)際上，聚皂大多數(shù)都是對聚電解質(zhì)進(jìn)行疏水改性產(chǎn)物，普通是不溶于水。當(dāng)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(zhì)經(jīng)化學(xué)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(zhì)中顯示陽電性。代表性產(chǎn)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(chǎn)品，如經(jīng)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(jié)構(gòu)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(xué)分子結(jié)構(gòu)、組成比及大分子相對分子質(zhì)量等原因親密相關(guān)。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(dāng)疏水親水序列長度將有效預(yù)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(diǎn)。如兩性及兩親單體均聚或者共聚得到表面活性劑，依據(jù)疏水親水基團(tuán)位置不一樣，展現(xiàn)出不一樣支鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)第19頁因?yàn)橹ф溕洗嬖谟H水基團(tuán)，妨礙了疏水鏈段聚集締合，即使在已經(jīng)生成膠束中，與普通形成緊密內(nèi)核膠束相比，內(nèi)部相當(dāng)疏松，依然有大量水分子，所以可含有較高表面活性；同時，因?yàn)闃?gòu)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(yīng)用4.1在制藥工業(yè)中應(yīng)用因?yàn)榍抖涡秃徒又π透叻肿颖砻婊钚詣﹥?yōu)良表面活性，使得它們在制藥工業(yè)中應(yīng)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(zhuǎn)移催化劑，在藥品分析中也有較廣泛應(yīng)用。4.2在石油工業(yè)中應(yīng)用

因?yàn)殚_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(chǎn)、儲運(yùn)、加工等工序均帶來一定困難，這個問題能夠經(jīng)過加入原油傾點(diǎn)下降劑或者流動性改進(jìn)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(jìn)流動性改進(jìn)劑，預(yù)防燃料油中石蠟在運(yùn)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(yīng)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(hù)膠體廣泛應(yīng)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(yù)防劑：木質(zhì)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(yīng)用因?yàn)楦叻肿颖砻婊钚詣┰诟倪M(jìn)紙張性能，提升紙機(jī)效率等方面有著非常獨(dú)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(zhì)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(jié) 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