Powszechnie stosowane środki powierzchniowo czynne to głównie związki o małej masie cząsteczkowej, o masie cząsteczkowej setek. Dzięki dogłębnym badaniom w wielu gorących obszarach, takich jak ulepszone odzyskiwanie ropy naftowej, nośniki leków i kontrolowane uwalnianie, symulacja biologiczna, polimerowe folie LB, medyczne materiały polimerowe (antykoagulanty), polimeryzacja balsamów itp., wymagania dotyczące środków powierzchniowo czynnych stają się coraz większe w centrum uwagi znalazły się zróżnicowane i wysokowydajne polimery powierzchniowo czynne.
Generalnie substancje o masie cząsteczkowej przekraczającej tysiące i aktywności powierzchniowej nazywane są makrocząsteczkowymi środkami powierzchniowo czynnymi. Podobnie jak w przypadku zwykłych środków powierzchniowo czynnych, nie ma standardowej klasyfikacji dla polimerowych środków powierzchniowo czynnych. Ogólnie, zgodnie z klasyfikacją niskocząsteczkowych środków powierzchniowo czynnych i ich właściwościami jonowymi w wodzie, można je podzielić na anionowe, kationowe, obojnacze i niejonowe środki powierzchniowo czynne. W zależności od tego, czy micela powstaje w roztworze, można ją podzielić na polimydło i rozpuszczalny w wodzie polimerowy środek powierzchniowo czynny.
polimydło
Zdecydowana większość polimydeł jest naładowana, podobnie jak polielektrolity. W rzeczywistości większość polimydeł to produkty hydrofobowej modyfikacji polielektrolitów, które na ogół są nierozpuszczalne w wodzie. Obecnie zsyntetyzowano następujące rodzaje polimydeł (we wzorze R oznacza długołańcuchowy alkil):
Rozpuszczalny w wodzie polimerowy środek powierzchniowo czynny
Polimerowe środki powierzchniowo czynne, które nie tworzą miceli w roztworze, są na ogół rozpuszczalnymi w wodzie polimerowymi środkami powierzchniowo czynnymi. Ze względu na pochodzenie można go podzielić na naturalne, półsyntetyczne i syntetyczne polimerowe środki powierzchniowo czynne.
Naturalne polimery, takie jak różnego rodzaju gumy, skrobia, polisacharydy fermentacji mikrobiologicznej itp.;
Półsyntetyczne polimery to różne polimery otrzymywane przez chemiczną modyfikację skrobi, celulozy i białka, takie jak skrobia kationowa, metyloceluloza itp.;
Polimery syntetyczne to polimery otrzymane przez polimeryzację monomerów polimeryzacyjnych pochodzenia petrochemicznego, takich jak pochodne poliakryloamidu, kwas poliakrylowy itp.
Klasyfikacja polimerowych środków powierzchniowo czynnych
Ze względu na ich właściwości jonowe w wodzie można je podzielić na anionowe, kationowe, obojnacze i niejonowe.
Anionowy polimerowy środek powierzchniowo czynny
(1) Typowe polimery typu kwasu karboksylowego obejmują kwas poliakrylowy i jego kopolimer, kwas masłowy i jego kopolimer, kopolimer kwasu akrylowego z bezwodnikiem maleinowym i niektóre z ich zmydlonych produktów.
(2) Typowymi polimerami typu siarczanowego są:
(3) Typ kwasu sulfonowego obejmuje częściowo sulfonowany polistyren, kondensat formaldehydu kwasu benzenosulfonowego, kondensat formaldehydu kwasu naftalenosulfonowego, sulfonowany polibutadien itp. Lignosulfonian jest również rodzajem sulfonowanego polimerowego środka powierzchniowo czynnego. Typowe surfaktanty polimerowe kwasu sulfonowego są następujące:
Kationowy polimerowy środek powierzchniowo czynny
(1) Sole amin lub poliaminy, takie jak poliwinyloimina, poliwinylopirolidon, polimaleimid i jego pochodne. Typowe polimery to:
(2) Czwartorzędowe sole amoniowe, takie jak czwartorzędowy poliakryloamid, sól poliwinylopirydyniowa, polidimetyloamina, epichlorohydryna itp. Czwartorzędowe amoniowe polimerowe środki powierzchniowo czynne wykazują elektryczność dodatnią w kwaśnych, obojętnych i zasadowych środowiskach wodnych. Reprezentatywne produkty to:
Amfoteryczny polimerowy środek powierzchniowo czynny
Główne odmiany obejmują kopolimer winylu pirydyny kwasu akrylowego, kwas akrylowy, kationowy kopolimer akrylanu, amfoteryczny poliakrylamid itp., Taki jak:
Niejonowy polimerowy środek powierzchniowo czynny
Główne odmiany obejmują alkohol poliwinylowy i jego częściowo estryfikowane lub acetalizowane produkty, takie jak modyfikowany poliakrylamid, kopolimer bezwodnika maleinowego, poliakrylan, polieter, tlenek polietylenu, tlenek propylenu, rozpuszczalna w wodzie żywica fenolowa, żywica aminowa itp.
Struktura i właściwości polimerowych środków powierzchniowo czynnych
Aktywność powierzchniowa surfaktantu polimerowego zależy od morfologii makrocząsteczek w roztworze, a morfologia cząsteczkowa jest ściśle związana z takimi czynnikami, jak amfifilowa chemiczna struktura cząsteczkowa polimeru, stosunek składu i względna masa cząsteczkowa makrocząsteczki.
Blokowy środek powierzchniowo czynny
Wieloblokowe segmenty hydrofobowe są rozmieszczone na głównym łańcuchu makrocząsteczek. Właściwa długość hydrofobowej sekwencji hydrofilowej skutecznie zapobiega samoasocjacji (tworzenie miceli pojedynczych cząsteczek) lub asocjacji międzycząsteczkowej (asocjacja wielocząsteczkowa) segmentów hydrofobowych
Środek powierzchniowo czynny do grzebienia
Grzebieniowe środki powierzchniowo czynne mają zalety łatwego przygotowania i różnorodności. Na przykład środek powierzchniowo czynny otrzymany przez homopolimeryzację lub kopolimeryzację monomerów amfoterycznych i amfifilowych wykazuje różne struktury chemiczne łańcuchów rozgałęzionych zgodnie z różnymi pozycjami grup hydrofobowych i hydrofilowych
Ponieważ na łańcuchu rozgałęzionym znajdują się grupy hydrofilowe, które utrudniają agregację i asocjację hydrofobowych segmentów łańcucha, nawet w generowanych micelach, w porównaniu z micelami z ogólnie uformowanymi ciasnymi rdzeniami, wnętrze jest stosunkowo luźne i nadal występuje duża liczba cząsteczek wody, dzięki czemu mogą wykazywać wysoką aktywność powierzchniową; Jednocześnie, ze względu na konfigurację, amfifilowy łańcuch rozgałęziony może zapobiegać asocjacji hydrofobowego łańcucha głównego złożonego z metylenu i metylenu, dzięki czemu może on uczestniczyć w adsorpcji interfejsu.
Z badań wynika, że każdy czynnik zwiększający sztywność łańcuchów molekularnych sprzyja rozciąganiu makrocząsteczek w roztworze i może poprawiać aktywność powierzchniową polimerów pod warunkiem zachowania rozpuszczalności.
Zastosowanie polimerowych środków powierzchniowo czynnych
Zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym:
Ze względu na ich doskonałą aktywność powierzchniową, blokowe i szczepione polimerowe środki powierzchniowo czynne są szeroko stosowane w przemyśle farmaceutycznym, takie jak nośniki leków, emulgatory leków, solubilizatory dyspersji, środki zwilżające itp. Ponadto polimerowe środki powierzchniowo czynne są również szeroko stosowane w analizie leków jako faza katalizatory transferowe w syntezie leków.
Zastosowanie w przemyśle naftowym:
Wytwarzana ropa naftowa zawiera stałą parafinę, co prowadzi do słabej płynności ropy naftowej i stwarza pewne trudności w produkcji, przechowywaniu, transporcie, przetwarzaniu i innych procesach tego rodzaju utwardzalnego oleju o wysokiej lepkości. Problem ten można rozwiązać przez dodanie środka obniżającego temperaturę krzepnięcia lub polepszacza płynności ropy naftowej. Dyspersja rozpuszczalnego w oleju polimerowego środka powierzchniowo czynnego może dodatkowo poprawić polepszacz płynięcia i zapobiegać wytrącaniu się parafiny w oleju opałowym podczas transportu i przechowywania.
Zastosowanie w przemyśle tekstylnym i farbiarskim:
Polieteropolimerowe środki powierzchniowo czynne są często stosowane jako niskopieniące detergenty, emulgatory, dyspergatory, środki przeciwpieniące, środki antystatyczne, środki zwilżające, środki drukujące i barwiące itp.; Alkohol poliwinylowy i inne związki wielkocząsteczkowe są szeroko stosowane jako zagęszczacze i koloidy ochronne w przygotowywaniu środków pomocniczych do drukowania lotionów i farbowania; Pochodne celulozy, takie jak karboksymetyloceluloza, są stosowane jako detergenty zapobiegające ponownemu zanieczyszczeniu; Jako dyspergatory nierozpuszczalnych barwników stosuje się lignosulfoniany i fenolowe kondensaty sulfonianowe.
Zastosowanie w przemyśle papierniczym:
W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się polimerowemu surfaktantowi ze względu na jego wyjątkową i ważną rolę w poprawie właściwości papieru i poprawie wydajności maszyn papierniczych. Niektóre badania wykazały, że monoestry kwasu maleinowego są przygotowywane z glikolu polietylenowego i bezwodnika maleinowego o różnych względnych masach cząsteczkowych, a następnie polimeryzowane z kwasem akrylowym w celu wytworzenia monoestrów kwasu maleinowego i kopolimerów kwasu akrylowego. Efekt odbarwiania jest niezwykły.