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

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5a.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（hydrophobicgroup）亲水基团（hydrophilicgroup）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（CriticalMicelleConcentration，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(enhancedoilrecovery)、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。2.2.4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