Зазвичай використовувані поверхнево-активні речовини - це переважно низькомолекулярні сполуки з молекулярною масою в сотні. Завдяки поглибленим дослідженням у багатьох гарячих областях, таких як підвищення вилучення нафти, носії ліків і контрольоване вивільнення, біологічне моделювання, полімерні плівки LB, медичні полімерні матеріали (антикоагулянт), полімеризація лосьйонів тощо, вимоги до поверхнево-активних речовин стають все більшими. різноманітні та високоефективні, а поверхнево-активні полімери опинилися в центрі уваги.
Як правило, речовини з молекулярною масою понад тисячу і поверхневою активністю називають високомолекулярними ПАР. Подібно до звичайних ПАР, для полімерних ПАР не існує стандартної класифікації. Загалом, відповідно до класифікації низькомолекулярних поверхнево-активних речовин та їхніх іонних властивостей у воді, їх можна розділити на аніонні, катіонні, цвітеріонні та неіонні поверхнево-активні речовини. Відповідно до того, чи утворюється міцела в розчині, її можна розділити на полімило та водорозчинну полімерну поверхнево-активну речовину.
полімило
Переважна більшість полімила є зарядженими, що подібно до поліелектролітів. Насправді більшість полімила є продуктами гідрофобної модифікації поліелектролітів, які, як правило, нерозчинні у воді. В даний час синтезовано наступні типи полімила (у формулі R означає довголанцюговий алкіл):
Водорозчинна полімерна ПАР
Полімерні поверхнево-активні речовини, які не утворюють міцели в розчині, зазвичай є водорозчинними полімерними поверхнево-активними речовинами. За походженням його можна розділити на природні, напівсинтетичні та синтетичні полімерні ПАР.
Природні полімери, такі як різні види камеді, крохмаль, полісахариди мікробного бродіння тощо;
Напівсинтетичні полімери — різноманітні полімери, отримані шляхом хімічної модифікації крохмалю, целюлози та білка, наприклад катіонний крохмаль, метилцелюлоза тощо;
Синтетичні полімери - це полімери, отримані шляхом полімеризації полімеризаційних мономерів нафтохімічного походження, таких як похідні поліакриламіду, поліакрилової кислоти тощо.
Класифікація полімерних ПАР
За їхніми іонними властивостями у воді їх можна розділити на аніонні, катіонні, цвітеріонні та неіонні.
Аніонний полімер ПАР
(1) Типові полімери типу карбонової кислоти включають поліакрилову кислоту та її сополімер, масляну кислоту та її сополімер, сополімер малеїнового ангідриду акрилової кислоти та деякі їх омилені продукти.
(2) Типовими полімерами сульфатного типу є:
(3) Тип сульфонової кислоти включає частково сульфований полістирол, конденсат формальдегіду бензолсульфонової кислоти, конденсат формальдегіду нафталінсульфонової кислоти, сульфований полібутадієн тощо. Лігносульфонат також є різновидом сульфованого полімерного поверхнево-активної речовини. Типовими полімерними поверхнево-активними речовинами сульфонової кислоти є:
Катіонний полімер ПАР
(1) Амінні солі або поліаміни, такі як полівінілімін, полівінілпіролідон, полімалеімід та його похідні. Типовими полімерами є:
(2) Четвертинні амонієві солі, такі як кватернізований поліакриламід, полівінілпіридінієва сіль, полідиметиламін епіхлоргідрин тощо. Полімерні поверхнево-активні речовини четвертинного амонію виявляють позитивну електрику в кислому, нейтральному та лужному водному середовищі. Типові продукти включають:
Амфотерний полімер ПАР
Основні різновиди включають сополімер акрилової кислоти та вінілпіридину, акрилову кислоту, катіонний акрилатний сополімер, амфотерний поліакриламід тощо, такі як:
Неіоногенна полімерна ПАР
Основні різновиди включають полівініловий спирт і його частково етерифіковані або ацеталізовані продукти, такі як модифікований поліакриламід, сополімер малеїнового ангідриду, поліакрилат, поліефір, поліетиленоксид, пропіленоксид, водорозчинна фенольна смола, аміносмола тощо.
Будова та властивості полімерних ПАР
Поверхнева активність полімерного поверхнево-активної речовини залежить від макромолекулярної морфології в розчині, а молекулярна морфологія тісно пов’язана з такими факторами, як амфіфільна хімічна молекулярна структура полімеру, співвідношення складу та відносна молекулярна маса макромолекули.
Блок ПАР
Багатоблочні гідрофобні сегменти розподілені по головному ланцюгу макромолекул. Відповідна довжина гідрофобної гідрофільної послідовності ефективно запобігатиме самоасоціації (утворення одномолекулярних міцел) або міжмолекулярній асоціації (багатомолекулярній асоціації) гідрофобних сегментів
Гребінець ПАР
Гребінчасті поверхнево-активні речовини мають переваги легкого приготування та різноманітності. Наприклад, поверхнево-активна речовина, отримана шляхом гомополімеризації або кополімеризації амфотерних і амфіфільних мономерів, демонструє різні хімічні структури розгалуженого ланцюга відповідно до різних положень гідрофобних і гідрофільних груп
Оскільки на розгалуженому ланцюзі є гідрофільні групи, які перешкоджають агрегації та асоціації гідрофобних сегментів ланцюга, навіть у створених міцелах, у порівнянні з міцелами із загалом утвореними щільними ядрами, внутрішня частина є відносно пухкою, і все ще існує велика кількість молекул води, тому вони можуть мати високу поверхневу активність; У той же час, завдяки конфігурації, амфіфільний розгалужений ланцюг може запобігти асоціації гідрофобного основного ланцюга, що складається з метилену та метилену, так що він може брати участь в адсорбції поверхні розділу.
Дослідження показують, що будь-який фактор, який підвищує жорсткість молекулярних ланцюгів, сприяє розтягуванню макромолекул у розчині та може покращити поверхневу активність полімерів за умови збереження розчинності.
Застосування полімерних ПАР
Застосування у фармацевтичній промисловості:
Завдяки своїй чудовій поверхневій активності поверхнево-активні речовини з блоків і прищеплених полімерів широко використовуються у фармацевтичній промисловості, такі як носії ліків, емульгатори ліків, солюбілізатори дисперсій, зволожувачі тощо. Крім того, полімерні поверхнево-активні речовини також широко використовуються в аналізі ліків як фази каталізатори переносу в синтезі ліків.
Застосування в нафтовій промисловості:
Видобута сира нафта містить твердий парафін, що призводить до поганої текучості сирої нафти, і створює певні труднощі у виробництві, зберіганні, транспортуванні, переробці та інших процесах цього виду твердої високов'язкої нафти. Цю проблему можна вирішити шляхом додавання депресанту температури застигання або покращувача ліквідності сирої нафти. Дисперсність нафторозчинного полімерного поверхнево-активної речовини може додатково покращити поліпшувач плинності та запобігти утворенню опадів парафіну в мазуті під час транспортування та зберігання.
Застосування в текстильному друку та фарбуванні:
Поліефірні полімерні поверхнево-активні речовини часто використовуються як миючі засоби з низьким вмістом піни, емульгатори, диспергатори, піногасники, антистатики, зволожувачі, засоби для друку та фарбування тощо; Полівініловий спирт та інші високомолекулярні сполуки широко використовуються як загусники та захисні колоїди при приготуванні допоміжних засобів для друку та фарбування лосьйонів; Похідні целюлози, такі як карбоксиметилцелюлоза, використовуються як миючі засоби для запобігання повторному забрудненню; Лігносульфонат і фенольний конденсат сульфонат використовують як диспергатори нерозчинних барвників.
Застосування в паперовій промисловості:
Останнім часом полімерним поверхнево-активним речовинам приділяється все більше уваги через їх унікальну та важливу роль у покращенні властивостей паперу та ефективності папероробної машини. Деякі дослідження показали, що моноефіри малеїнової кислоти отримують з поліетиленгліколю та малеїнового ангідриду з різною відносною молекулярною масою, а потім полімеризують з акриловою кислотою для отримання моноефірів малеїнової кислоти та сополімерів акрилової кислоти. Ефект видалення фарби чудовий.