聚电解质简介
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高分子电解质及其应用页数:4
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Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压页数:8
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聚电解质简介-PPT课件页数:29
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高分子物理名词解释页数:6
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可加工聚电解质络合物材料的制备及应用页数:11
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高分子电解质
高分子电解质1.概述在大分子链上带有可离子化的基团的水溶性高分子化合物称为高分子电解质,也称为聚电解质.高分子电解质在室温下电导率可达0.0001-0.001S/CM,具有良好的饶曲性、粘弹性能和应变性能，并因具有良好的透光性可制成透明薄膜;同时由于高分子电解质固化后具有一定的黏附力和良好的机械强度而便于器件的组装，所以成为全固态器件的首选材料。
另外由于高分子电解质还具有絮凝、增稠、减阻、分散和电离等性能，已经被广泛的应用到环境保护、石油化工、印染与造纸、制药等行业具有很大的应用市场。
在能源日益缺乏的今天，高分子电解质的研究尤为重要，近年来有关高分子电解质的研究主要集中在保持力学性能的前提下提高室温离子传导率等方面。
2、高分子电解质的分类按来源:天然高分子电解质、化学改性高分子电解质、合成高分子电解质按形态:高分子全固态电解质、分子凝胶电解质按离子类型:阳离子聚电解质、阴离子聚电解质、两性高分子电解质按结构:主链带离子团的高分子电解质、侧链带梳状离子基团的高分子电解质、中性单体与离子单体的共聚物按传输离子:质子导电电解质、离子导电电解质按高分子基团:醚类、酯类、胺类等3、高分子固体电解质的结构和性能高分子固体电解质材料是由高分子主体物和金属盐两部分复合而成。
其中高分子含有起配位作用的给电子基团，所以高分子主体物所含基团的数目与性质、大分子链的柔顺性及稳定性等对高分子电解质的性能均有重要影响。
聚醚、聚酯、聚亚胺、聚硅氧烷衍生物常用做高分子电解质主体物。
PEO和碱金属组成的配合体系是研究最多的高分子电解质体系，PEO作为离子传导基质，碱金属离子作为电荷载流子源，起离子导电机理是:在分子链的醚氧原子的作用下金属盐解离为电荷载流子，离子借助高分子的近程链段运动，在高分子介质中迁移而表现出离子导电能。
另外可通过化学方法和物理方法对高分子主体物进行改性，以降低高分子玻璃化温度和结晶度，达到提高室温离子传导率的目的。
聚电解质PPT
的胶囊，对挥发性气体，例如芳香烃进行吸附。由于选择性可通过膜材料的
性质改变，所以这种材料可能在气敏或者过滤器方面有应用，由于碳材料在
水中稳定，所以在污水处理方面也可能会用到。
聚电解质在造纸中的应用
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• 聚电解质絮凝剂是其目前主要的用途之一，广泛用于 矿泥沉降、造纸、土壤结构改良、污水处理等方面
聚电解质的层-层自组装及其应用
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• 2.微光电器件
静电组装易于实现自动化，成膜物质性质多变及构筑膜性能可控等特点， 适合于构建性能优良的光学和光电器件，建造性能稳定的光学及光电器件
• 3.纳米图案化表面
表面图案化是指在至少一维方向上生成纳米级的规则表面结构。例如，改 性的聚苯乙烯(Ps)微球表面进行组装了聚苯胺/聚电解质（PANI/PE）多层膜， 然后将PS内核移去，得到在二维范围内高度有序的蜂巢状结构
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• 存在的问题
• 造纸的纸料组分中除纤维，填料与助剂外存在的溶解性和 胶体性物质等阴离子杂质，属于干扰物质，它对纸机运转、 助剂效能、纸页质量都有不利影响
• 阴离子干扰物的危害：
• 消耗或使阳离子助剂失效； • 与其他物质或自身形成附聚物或配合物从水溶液中沉积出
聚电解质材料的应用
高分子物理与化学 2014.4.18
Outline
聚电解质的基本特性 聚电解质的层-层自组装及其应用 聚电解质在造纸中的应用 聚电解质在粉体表面处理的应用 聚电解质在超强吸水方面的应用
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聚电解质的基本特性
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pss聚电解质
pss聚电解质PSS聚电解质：突破能源存储的新材料引言：如今，能源问题已经成为全球的共同关注点。
为了解决能源存储和提高电池性能的难题，科学家们不断探索新材料。
在这个过程中，PSS聚电解质作为一种潜在的研究热点材料，引起了广泛关注。
本文将从人类的视角，详细介绍PSS聚电解质的特点和应用前景。
1. PSS聚电解质的突破意义PSS聚电解质是一种具有高离子导电性的材料。
它能够提供稳定的电导率，使得电池在充放电过程中能够保持高效能。
这一特性使得PSS聚电解质成为了新一代高性能电池的重要组成部分。
与传统电解质相比，PSS聚电解质具有更高的电导率、更好的稳定性和更长的使用寿命，为电池技术的发展带来了新的突破。
2. PSS聚电解质的优势和应用领域PSS聚电解质具有多种优势，使其在能源存储领域中具有广泛的应用前景。
首先，PSS聚电解质具有良好的机械稳定性，能够保持电池的结构稳定，并且具有优异的耐高温性能。
其次，PSS聚电解质还具有高度的化学稳定性，能够抵抗电池中发生的不可逆反应，从而延长电池的使用寿命。
此外，PSS聚电解质还具有较低的成本和环境友好性，使其在能源存储领域中具有广泛的应用前景。
3. PSS聚电解质的研究进展科学家们在PSS聚电解质的研究方面取得了一系列重要的突破。
他们通过调控PSS聚电解质的结构和组成，提高了其离子传输速率和电化学稳定性。
同时，研究者还利用纳米技术和多相结构设计等手段，进一步优化了PSS聚电解质的性能。
这些研究成果为PSS聚电解质的应用提供了有力的支持，并为未来的研究提供了新的思路。
4. PSS聚电解质的未来展望随着能源存储技术的不断发展，PSS聚电解质作为一种具有巨大潜力的新材料，将在未来的能源领域中发挥重要作用。
预计PSS聚电解质将用于电动汽车、可再生能源储存等领域，推动能源存储技术的革新和进步。
同时，随着对可持续发展的需求不断增加，PSS聚电解质的研究和应用也将得到进一步加强，为解决能源问题做出更大的贡献。
聚合物固体电解质综述
电解质盐的改性
由于锂离子半径很小，如果阴离子半径很大，所形成的盐离解能小而且容易发 生电离。通常采用的锂盐有 LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3及 LiN（CF3SO2）2等
电解质与聚合物的组合
利用聚合物的弯曲链把阴离子包围住，从而抑制阴离子的移动。结果表明，锂 离子的迁移数大大增加了，但是总的离子导电性大大下降。
研究较多、性能较好
直接涂布法
1
凝胶
将聚合物溶解在锂盐浓度较低的液体电解质中， 将形成的凝胶涂布在制模板上，蒸发多余的溶剂 即得到凝胶聚合物电解质膜
现场聚合法
单体、交联剂、液态电解质和引发剂直接混合均
匀，然后注入电池，真空密封，最后加热或 UV
聚合形成凝胶聚合物电解质
2
3
微孔聚合物隔膜法
限制被为空聚合物隔膜，后将聚合物隔膜寖取电 解质活化，即得到凝胶聚合物电解质。
聚合物固体电解质的概述
电解质综述
全固态聚合物电解质
CONTENTS
凝胶聚合物电解质
电解质综述
锂离子电池
超级电容器
燃料电池
电解质广泛应用于电池、高温氧化物燃料电池、超级电容器、电致变
色器件和离子传导型传感器件等。也用在记忆装置、显示装置、化学传感 器中。其作用为：在正负极之间充当离子传输的媒介。
凝胶聚合物电解质存在的问题
机械强度Байду номын сангаас
A
常用的改善 GPE 的机械性能的方法主要 PE隔膜或无纺布支撑， 从聚合物结构的改性方面有共混或共聚、交联、添加填料等
界面稳定性
B
C
凝胶聚合物电解质与电极之间的界面稳定性是保证聚 合物电解质电池良好的循环寿命的最重要的因素
第三章聚电解质及其溶液性质-浙江大学高分子科学与工程学系
统计热力学理论：
三十年代发展起来，以瑞士 Kuhn 和美国 P.J.Flory为 代表，该理论是以统计和统计物理理论为基础。
标度理论：
从六十年代开始，七十年代末形成，由法国P.G.deGennes 和英国 Edwards 创造的 “Scaling Concepts in Polymer Physics” (1979)，该理论则以固体物理理论为 基础。
23
(1) 临界交叠浓度低
24
6
（2）聚电解质溶液有散射峰出现，散射强度与浓度 的 c1/2成正比
（3）与中性高分子相比，聚电解质溶液的临界浓度 到缠结浓度之间的范围非常宽
10 3 Ce / C * 10 4
25
26
（4）聚电解质溶液的渗透压比中性高分子高几个 数量级
聚电解质溶液的渗透压 ①不电离的大分子溶液
本章内容
第三章 聚电解质及其溶液性质
联系方式：.2 聚电解质概述 3.3 聚电解质特点 3.4 聚电解质溶液理论 3.5 聚电解质应用
de Gennes,P.-G Scaling
1
2
本章内容
3.1 溶液性质－新知识 3.2 聚电解质概述 3.3 聚电解质特点 3.4 聚电解质溶液理论 3.5 聚电解质应用
油漆
稀溶液 发生交叠 亚浓溶液
c<c*
c=c*
c>c*
溶液相转化多孔膜
热致相转化 TIPS(PP、 PVDF)
凝胶和冻胶
孤立的高分子线团逐渐靠近成为线团堆积时的浓度 9
10
本章内容
3.1 溶液性质－新知识 3.2 聚电解质概述 3.3 聚电解质特点 3.4 聚电解质溶液理论 3.5 聚电解质应用
聚电解质溶液
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二、聚电解质的性质
聚电解质的溶液性质与所用溶剂关系很大。 聚电解质的溶液性质与所用溶剂关系很大。若用非 离子化溶剂，其溶液性质与普通高分子相似； 离子化溶剂，其溶液性质与普通高分子相似；但在 离子化溶剂中，其溶液性质与普通高分子不同。 离子化溶剂中，其溶液性质与普通高分子不同。 1、稀溶液 浓度 ， 电离度 ，由于聚电质链上的 浓度↓， 电离度↑， 、 基团都带有相同的电荷，发生静电相斥作用， 基团都带有相同的电荷，发生静电相斥作用，导致 链伸展， 线团扩张度 ↑ ，链伸展，故η ↑↑； ； 2、加入强电解质时， η↓。原因：加入强电解质 、加入强电解质时， 。原因： 溶液中离子强度↑ 由于同离子效应， 后，溶液中离子强度 ，由于同离子效应，聚电解 质的电离作用↓，分子链重新卷曲， 质的电离作用 ，分子链重新卷曲，故η↓。 。
LogoBiblioteka 2.5.1 高分子 增塑剂共混 高分子/增塑剂共混 增塑剂选用原则
（1）相容性 （2）安全性 （3）耐久性 （4）经济性
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利用外加增塑剂来改进聚合物成型加工及 外增塑。 使用性能的方法通常称为外增塑 使用性能的方法通常称为外增塑。对有些 聚合物如一些结晶性聚合物和极性较强的 聚合物，外增塑效果不好， 聚合物，外增塑效果不好，可采用化学方 法进行增塑， 法进行增塑，即在高分子链上引入其它取 代基或支链，使结构破坏， 代基或支链，使结构破坏，链间相互作用 降低，分子链变柔，易于活动，这种方法 降低，分子链变柔，易于活动， 称为内增塑 内增塑。 称为内增塑。
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3.6.2 纺丝溶液
熔融纺丝： 将聚合物熔融成流体， 熔融纺丝 ： 将聚合物熔融成流体 ， 然后由喷丝头喷 成细流， 再经冷凝并拉伸成为纤维， 如锦纶、 涤纶。 成细流 ， 再经冷凝并拉伸成为纤维 ， 如锦纶 、 涤纶 。 此法工艺过程及设备简单， 能缩短生产周期， 此法工艺过程及设备简单 ， 能缩短生产周期 ， 提高 生产效率，生产成本大大降低。 生产效率，生产成本大大降低。 溶液纺丝： 溶液纺丝 ： 将聚合物溶解在适宜的溶剂中配成纺丝 溶液， 由喷丝头喷成细流， 溶液 ， 由喷丝头喷成细流 ， 再经冷凝或凝固并拉伸 成为纤维。 又分为湿法和干法 湿法和干法。 聚丙烯腈（ 成为纤维 。 又分为 湿法和干法 。 如 ： 聚丙烯腈 （ 因 其熔融温度高于分解温度） 聚氯乙烯纤维、 其熔融温度高于分解温度 ） 、 聚氯乙烯纤维 、 聚乙 烯醇纤维。 烯醇纤维。
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二、聚电解质的性质
聚电解质的溶液性质与所用溶剂关系很大。 聚电解质的溶液性质与所用溶剂关系很大。若用非 离子化溶剂，其溶液性质与普通高分子相似； 离子化溶剂，其溶液性质与普通高分子相似；但在 离子化溶剂中，其溶液性质与普通高分子不同。 离子化溶剂中，其溶液性质与普通高分子不同。 1、稀溶液 浓度 ， 电离度 ，由于聚电质链上的 浓度↓， 电离度↑， 、 基团都带有相同的电荷，发生静电相斥作用， 基团都带有相同的电荷，发生静电相斥作用，导致 链伸展， 线团扩张度 ↑ ，链伸展，故η ↑↑； ； 2、加入强电解质时， η↓。原因：加入强电解质 、加入强电解质时， 。原因： 溶液中离子强度↑ 由于同离子效应， 后，溶液中离子强度 ，由于同离子效应，聚电解 质的电离作用↓，分子链重新卷曲， 质的电离作用 ，分子链重新卷曲，故η↓。 。
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（1）相容性 （2）安全性 （3）耐久性 （4）经济性
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3.6.2 纺丝溶液
熔融纺丝： 将聚合物熔融成流体， 熔融纺丝 ： 将聚合物熔融成流体 ， 然后由喷丝头喷 成细流， 再经冷凝并拉伸成为纤维， 如锦纶、 涤纶。 成细流 ， 再经冷凝并拉伸成为纤维 ， 如锦纶 、 涤纶 。 此法工艺过程及设备简单， 能缩短生产周期， 此法工艺过程及设备简单 ， 能缩短生产周期 ， 提高 生产效率，生产成本大大降低。 生产效率，生产成本大大降低。 溶液纺丝： 溶液纺丝 ： 将聚合物溶解在适宜的溶剂中配成纺丝 溶液， 由喷丝头喷成细流， 溶液 ， 由喷丝头喷成细流 ， 再经冷凝或凝固并拉伸 成为纤维。 又分为湿法和干法 湿法和干法。 聚丙烯腈（ 成为纤维 。 又分为 湿法和干法 。 如 ： 聚丙烯腈 （ 因 其熔融温度高于分解温度） 聚氯乙烯纤维、 其熔融温度高于分解温度 ） 、 聚氯乙烯纤维 、 聚乙 烯醇纤维。 烯醇纤维。
聚合物电解质
聚合物电解质旳性能
(3) 与电池电极和其他材料结合 时, 具有很好旳化学及电化学相 容性; (4) 具有很好旳热力学稳定性; (5) 具有一定旳机械强度; (6) 对环境无毒; (7) 聚合物材料易于合成且具有 良好旳加工性。
目前聚合物电解质大致可分为 4种：
1.全固态聚合物电解质 2.凝胶型聚合物电解质
复合型聚合物电解质
CSPE（氯横化聚乙烯）按照高分子材料增强理论, 在高 分子材料中加入某些无机填料,能增强高分子材料旳 机械性能.
研究者把纳米粉末应用于 SPE 旳研究中, 制备CSPE膜. 因为所添加旳惰性粉末为纳米材料, 使得SPE膜旳性 能更稳定.
何钟达、 陈艳玲等采用相转换法制备了以丙烯腈(AN) / 甲基丙烯酸甲酯(MMA)为基质, 添加纳米 Si O2旳复 合聚合物电解质膜,与空白隔膜相比, 复合隔膜具有较 致密旳构造,有利于提升聚合物旳电导率.
吴川、潘春花等采用了一种自制新型超支化聚醚 (PHEMO)与甲苯 2 , 4- 二异氰酸酯 (MDI)在电解液中 进行缩合反应, 制备了一种具有交联网状构造旳聚氨 酯(PEU)型凝胶态聚合物电解质. 在这种新型旳电解 质中,电解液小分子被聚合物大分子包裹在其中, 可有 效预防凝胶聚合物电解质旳漏液问题, 从而可提升锂 离子电池旳安全性.
聚合物电解质
聚合物
水溶液中或在熔融状态下就能够导电旳化合 物。
聚合物电解质
高聚物离子导体，其链节单元中具有可解离性离子基 团。
聚合物电解质不但具有很好旳导电性, 而且具有高分子材料所特有旳质量轻、 弹性好、 易成膜等特点, 在一定程度 上符合化学电源质轻、 安全、高效、 环境保护旳发展趋势,所以成为近几年 化学电源研究和开发旳热点。
聚电解质简介-PPT课件
聚电解质溶液的 粘度
在没有外加盐的情况下，聚电解质溶液的粘度行为不同于普 sp / C 通高分子溶液的粘度行为，许多聚电解质水溶液的 与C的关系可用Fouss经验方程式表示：
1 ( / C ) 式中A，B为常数，以 sp 对 C 作图，可得一条直线。
将所得的直线外推到C=0时所求得的A即为聚电解质分子的 特性粘数。
聚电解质溶液的 渗透压
当溶液稀释时，高分子之间出现了 纯溶剂区，迁移性反离子从高分子 区扩散至溶剂区，此时溶液的渗透 压可表示为
p i
p ：高分子本身的渗透压 i ：因离子分配不均匀所引起的
渗透压
聚电解质的溶解 度
强电解质一般只溶于水，少数可溶于低级醇中。弱电解质 则不同，如聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸尚可以溶解在极性有 机溶剂如二氧六环、二甲基甲酰胺中。但当用强碱与之中 和变为强电解质聚离子之后，便不再溶于上述极性有机溶 剂之中。
聚电解质溶液的 粘度
聚电解质溶液的粘度行为不同 于一般的非电解质高分子溶液 的粘度行为而显示特有的浓度 依赖性。聚电解质溶液的比浓 粘度不与浓度成线性关系。 浓度低于1%时，浓度降低时 粘度迅速上升。 加入一定量的外加盐之后，随 sp / C 下降。 溶液的稀释， 外加盐浓度足够大之后以至能 抑制聚电解质电离作用， sp / C 呈直线
DNA(脱氧核糖核酸) 聚半乳糖醛酸(植物细胞同络合物的胶粘剂)
• 合成类聚电解质
起源于20世纪50-60年代 两个原因 1.石油化工的发展提供了丰富，价廉的原料 2.聚电解质即是高分子，具有高分子化合物的特 性，又能溶于水
分类
• 按来源分类 天然聚电解质
蛋白质 核酸 树胶
半天然聚电解质
改性淀粉 改性纤维素
什么是聚电解质分析
聚电解质是带有可电离基团的长链高分子，这类高分子在极性溶剂中会发生电离，使高分子链上带上电荷。
链上带正或负电荷的聚电解质分别叫做聚阳离子或聚阴离子。
聚电解质分别具有电解质和高分子的一些性质。
聚电解质溶液类似电解质溶液，可以导电，类似高分子溶液，有很大的粘度。
作为软物质体系，聚电解质对很多分子组装体的结构、稳定性和相互作用具有重要影响。
深入研究zeta电位对聚电解质滴定物的滴定曲线是非常有价值的。
通过对聚电解质的分析，可以将聚电解质用作食品、化妆品、药物和涂料的增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂，皮革和纺织品的整理剂，土壤改良剂，油井钻探用泥浆稳定剂，纸张增强剂，织物抗静电剂等。
这款来自Colloid Metrix公司的颗粒电位滴定仪可以对不同尺度的颗粒提供聚电解质，PH 和盐溶液的自动滴定，是一款自动化程度更高、使用更方便、性能更好的颗粒电位滴定及粒度分析仪。
通过使用stabino II，可实现快速便捷的颗粒的电位滴定测试。
它的采用流动电流电位法计算Zeta电位，并采用先进的180°动态光散射技术测量纳米粒度的大小，可以迅速得聚电解质下的Zeta电位和纳米粒度的变化图。
它采用专门设计的由大规模集成电路工艺制造的大尺寸高灵敏度光电探测器阵列；采用高精度的数据传输与处理电路等一系列先进的技术和制造工艺，使该仪器具有准确可靠、测试速度快、重复性好、操作简便等突出特点。
结构设计紧凑，包括内置滴定装置、多功能传感器及高度人性化软件。
直观而易于操作的软件及牢固的结构设计，使得仪器非常适用于科研及工厂的优化控制。
德国Colloid Metrix是一家颇有口碑的专业研发和制造表征胶体特征和生命科学研究的仪器公司。
德国Colloid Metrix公司的Stabino为用户提供了全新的流动/Zeta电位和粒度的测量方法。
另外，大昌洋行是一家专注于亚洲地区，在市场拓展服务领域处于很高地位的集团。
第三章高分子电解质-1
聚4-乙烯吡啶正丁基溴季铵盐
聚丙烯酸钠
两性高分子电解质 (plyampholytes)
正、负电荷基团处于同一侧链上， 内盐聚合物或高分子胺内酯 (polymeric betains)； 正、负电荷基团处于不同侧链上 (强酸强碱型、强酸弱碱型、弱酸 强碱型和弱酸弱碱型)
3按结构分类
主链上带离子基团的高分子电解质 侧基上带离子基团呈梳状分布的高分于电解质 中性单体与离子单体的共聚物
反离子或抗衡离子(counterion) 电位离子(离解位) 高分子电解质同时具有高分子水溶液 和电解质溶液的性质
第一节 高分子电解质的类型
1 按来源分类
天然高分子电解质 化学改性天然高分子 合成高分子电解质
2 按离子类型分类
聚阳离子或阳离子聚电解质(polycations) 聚阴离子或阴离子聚电解质(polyanions) 两性高分子电解质(plyampholytes)
• • • • n代表高分子电解质的离解基团间相互作用力大小的常数 分子中相邻基团间强烈的作用 聚甲基丙烯酸的n值为2.3，聚丙烯酸n值为2.2 高分子离子的静电场限制抗衡离子的流出,使分子链周围的 的抗衡离子比低分子酸多,使平衡向非离解方向移动。pKa和 n值较大。
2.高分子电解质溶液的粘度
当高分子电解质溶解在非离子化溶剂中，如聚 丙烯酸-二氧六环溶液，具有与通常高聚物相似 的溶液性质；但在离子化溶剂中，如聚丙烯酸 钠-水溶液，则由于离子化使其性质与通常高聚 物溶液性质有很大差异。将溶液无限稀释，高 分子离子会逐渐变成完全伸直的棒状分子。
第二节 高分子 电解质的合成
• 一、阳离子聚电解质的合成 • 制备阳离子聚电解质的方法阳离子 型单体为原料通过聚合反应制得 • 高分子化学反应法（阳离子化试剂 与高分子链上的基团进行化学反应） • 1．共聚合法 • 阳离子单体多为丙烯酰胺类、丙烯 酸酯类、氯丙烯、苯乙烯等经季铵 化的衍生物。
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加入低分子电解质于强电解质的水溶液中，常常会降低聚 电解质的溶解度。当盐浓度达到临界浓度时，聚电解质离 子便从溶液中沉析出来。
• ห้องสมุดไป่ตู้散性
聚电解质的分子中都含有亲水和疏水基团，因此很多水溶性 聚合物具有表面活性，可以降低表面张力，有助于水对固体 的浸润。
• 增稠性
增稠性是指聚电解质有使其他的水溶液和水分散体系粘度增 大的作用。 1.聚电解质通过自身的粘度增加水相的粘度 2.聚电解质与水中的分散相或其他高分子化合物发生作用。
聚电解质溶液的 渗透压
当溶液稀释时，高分子之间出现了 纯溶剂区，迁移性反离子从高分子 区扩散至溶剂区，此时溶液的渗透 压可表示为
p i
p ：高分子本身的渗透压 i ：因离子分配不均匀所引起的
渗透压
聚电解质的溶解 度
强电解质一般只溶于水，少数可溶于低级醇中。弱电解质 则不同，如聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸尚可以溶解在极性有 机溶剂如二氧六环、二甲基甲酰胺中。但当用强碱与之中 和变为强电解质聚离子之后，便不再溶于上述极性有机溶 剂之中。
• 聚电解质可溶于水或其 他极性溶剂，当它溶于 水后，链节上的可离解 基团中的一部分或大部 分电离，放出若干低价 离子，高分子本身留下 若干离解位而带有与低 价离子相反电荷的聚合 离子，一般把低价离子 成为反离子。
发展历程
• 从古代开始,人们就开始广泛应用诸如树胶， 蛋白质一类的天然聚电解质。 • 生命科学领域
• 酰胺基反应
4.磺甲基化反应
5.霍夫曼降解反应 聚丙烯酰胺可与次氯酸盐在碱性条件 下反应而制得阳离子型的聚乙烯亚胺 6.交联反应
其他性质
• 聚电解质具有螯合性，其分子中的一些基团如羧基、羟基 、氨基、酮基、醚基等，都可提供配位电子，与多价金属 离子如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cr3+等生成一个环状化 合物，这种现象叫做螯合作用。
合成方法
1.自由基聚合
2.反相乳液聚合
3.悬浮聚合 4.本体聚合
5.离子聚合
6.逐步聚合（加聚、缩聚） 7.聚合物的化学改性
乙烯基单体共聚
两性电解质离子对单体聚合
二甲胺和环氧氯丙烷的聚合
苯基聚电解质的缩聚
聚酯、聚酰胺和顺丁烯酸酐——苯乙烯聚合物的水解
聚丙烯酰胺的改性
性质与功能
物理性质 化学性质
其他性质
物理性质
• 絮凝性 聚电解质是有效的高分子絮凝剂，能破坏 胶体粒子在水中的稳定性，促使其碰撞， 聚集成大粒子，从而加速沉降。 可归结于两个作用 带电的部位起的中和电荷，吸附细小胶粒 作用 通过高分子长链把许多细小颗粒吸附后， 缠结在一起的架桥作用
聚电解质絮凝体 聚电解质絮凝体是两种带相反电荷的聚电解 质的复合体，它的形成有三种方式
聚电解质溶液的 粘度
在没有外加盐的情况下，聚电解质溶液的粘度行为不同于普 通高分子溶液的粘度行为，许多聚电解质水溶液的 sp / C 与C的关系可用Fouss经验方程式表示：
(sp / C)1 对 C 作图，可得一条直线。 式中A，B为常数，以 将所得的直线外推到C=0时所求得的A即为聚电解质分子的 特性粘数。
合成聚电解质
聚丙烯酰胺 聚丙烯酸 聚马来酸酐 聚偏磷酸 聚氧化乙烯 聚乙烯吡咯烷酮
分类
• 按离子型分类 阳离子聚电解质 （聚丙烯酸钠） 阴离子聚电解质 （聚二甲基二烯 丙基氯化铵） 两性电解质 （丙烯酸-乙烯基 吡啶共聚物）
• 按聚合物分子量大小分类 超高分子量 高分子量 低分子量 • 按聚电解质主链的结构分类 以碳原子为主链： 聚合性聚电解质 主链除碳原子之外还有氧、氮、磷等其他 原子： 缩合型聚电解质
化学性质
• 羧基反应
1.中和反应 2.酯化反应
3.络合反应 4.脱水反应 分子内反应
分子间反应
• 羟基反应
1.醚化反应
2.酯化反应
3.缩醛反应
• 酰胺基反应
1.水解反应
2.羟甲基化反应
3.Mannich反应 将羟甲基聚丙烯酰胺和二 甲胺反应，或将聚丙烯酰 胺和二甲胺、甲醛反应可 生成二甲氨基N-甲基聚丙 烯酰胺聚合物
• 减阻性
通过往流体中添加化学品以减少流体流过固体表面的湍流摩 擦阻力的作用称为减阻作用。 聚电解质的减阻作用取决于聚合物分子结构及大分子在溶液 中的形态。
• 晶格歪曲性
由于聚电解质中的羧基官能团具有对金属离子的螯合能力， 干扰或破坏了无机垢晶体按正常排列生长，从而使晶格发生 畸变或者说被扭曲。
• 成膜性和粘结性
聚电解质简介
王晨栋 0544134 陈如其 0544133 邬扬 0544135 黄中原 0544140 周欢0558012
Outline
• 概述 1.定义与发展历程 2.分类 3.性质与功能 4.合成方法 • 应用
定义
• 线型或支化的合成和天然水溶性高分子， 其结构单元上含有能电离的基团。又称高 分子电解质。 • 严格地来说，聚电解质是水溶性高分子化 合物的一个分支，但有不少文章将非离子 水溶性高分子化合物也包括在聚电解质之 中，此时聚电解质就是水溶性高分子化合 物。
DNA(脱氧核糖核酸) 聚半乳糖醛酸(植物细胞同络合物的胶粘剂)
• 合成类聚电解质
起源于20世纪50-60年代 两个原因 1.石油化工的发展提供了丰富，价廉的原料 2.聚电解质即是高分子，具有高分子化合物的特 性，又能溶于水
分类
• 按来源分类 天然聚电解质
蛋白质 核酸 树胶
半天然聚电解质
改性淀粉 改性纤维素
• 电离性 电离性是指聚电解质能在水溶液中电离成 高分子离子和多个低分子离子（或叫作抗 衡离子） 聚电解质的一些重要属性，如链伸展度， 粘度，渗透压，溶解度等都和它们的电离 程度都密切相关。
聚电解质离解度 对高分子链伸展 度的影响
聚电解质离解度对高 分子链的构型有显著 的影响。一般来说， 随着离解度的增大， 离解基团间的静电斥 力加大，高分子链的 构型会由卷曲态逐渐 向伸展态过度，这种 构型的变化可以通过 其PKapp~a曲线或水 力学半径来预测。
聚电解质溶液的 粘度
聚电解质溶液的粘度行为不同 于一般的非电解质高分子溶液 的粘度行为而显示特有的浓度 依赖性。聚电解质溶液的比浓 粘度不与浓度成线性关系。 浓度低于1%时，浓度降低时 粘度迅速上升。 加入一定量的外加盐之后，随 溶液的稀释， sp / C 下降。 外加盐浓度足够大之后以至能 抑制聚电解质电离作用， sp / C 呈直线
• ห้องสมุดไป่ตู้散性
聚电解质的分子中都含有亲水和疏水基团，因此很多水溶性 聚合物具有表面活性，可以降低表面张力，有助于水对固体 的浸润。
• 增稠性
增稠性是指聚电解质有使其他的水溶液和水分散体系粘度增 大的作用。 1.聚电解质通过自身的粘度增加水相的粘度 2.聚电解质与水中的分散相或其他高分子化合物发生作用。
聚电解质溶液的 渗透压
当溶液稀释时，高分子之间出现了 纯溶剂区，迁移性反离子从高分子 区扩散至溶剂区，此时溶液的渗透 压可表示为
p i
p ：高分子本身的渗透压 i ：因离子分配不均匀所引起的
渗透压
聚电解质的溶解 度
强电解质一般只溶于水，少数可溶于低级醇中。弱电解质 则不同，如聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸尚可以溶解在极性有 机溶剂如二氧六环、二甲基甲酰胺中。但当用强碱与之中 和变为强电解质聚离子之后，便不再溶于上述极性有机溶 剂之中。
• 聚电解质可溶于水或其 他极性溶剂，当它溶于 水后，链节上的可离解 基团中的一部分或大部 分电离，放出若干低价 离子，高分子本身留下 若干离解位而带有与低 价离子相反电荷的聚合 离子，一般把低价离子 成为反离子。
发展历程
• 从古代开始,人们就开始广泛应用诸如树胶， 蛋白质一类的天然聚电解质。 • 生命科学领域
• 酰胺基反应
4.磺甲基化反应
5.霍夫曼降解反应 聚丙烯酰胺可与次氯酸盐在碱性条件 下反应而制得阳离子型的聚乙烯亚胺 6.交联反应
其他性质
• 聚电解质具有螯合性，其分子中的一些基团如羧基、羟基 、氨基、酮基、醚基等，都可提供配位电子，与多价金属 离子如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cr3+等生成一个环状化 合物，这种现象叫做螯合作用。
合成方法
1.自由基聚合
2.反相乳液聚合
3.悬浮聚合 4.本体聚合
5.离子聚合
6.逐步聚合（加聚、缩聚） 7.聚合物的化学改性
乙烯基单体共聚
两性电解质离子对单体聚合
二甲胺和环氧氯丙烷的聚合
苯基聚电解质的缩聚
聚酯、聚酰胺和顺丁烯酸酐——苯乙烯聚合物的水解
聚丙烯酰胺的改性
性质与功能
物理性质 化学性质
其他性质
物理性质
• 絮凝性 聚电解质是有效的高分子絮凝剂，能破坏 胶体粒子在水中的稳定性，促使其碰撞， 聚集成大粒子，从而加速沉降。 可归结于两个作用 带电的部位起的中和电荷，吸附细小胶粒 作用 通过高分子长链把许多细小颗粒吸附后， 缠结在一起的架桥作用
聚电解质絮凝体 聚电解质絮凝体是两种带相反电荷的聚电解 质的复合体，它的形成有三种方式
聚电解质溶液的 粘度
在没有外加盐的情况下，聚电解质溶液的粘度行为不同于普 通高分子溶液的粘度行为，许多聚电解质水溶液的 sp / C 与C的关系可用Fouss经验方程式表示：
(sp / C)1 对 C 作图，可得一条直线。 式中A，B为常数，以 将所得的直线外推到C=0时所求得的A即为聚电解质分子的 特性粘数。
合成聚电解质
聚丙烯酰胺 聚丙烯酸 聚马来酸酐 聚偏磷酸 聚氧化乙烯 聚乙烯吡咯烷酮
分类
• 按离子型分类 阳离子聚电解质 （聚丙烯酸钠） 阴离子聚电解质 （聚二甲基二烯 丙基氯化铵） 两性电解质 （丙烯酸-乙烯基 吡啶共聚物）
• 按聚合物分子量大小分类 超高分子量 高分子量 低分子量 • 按聚电解质主链的结构分类 以碳原子为主链： 聚合性聚电解质 主链除碳原子之外还有氧、氮、磷等其他 原子： 缩合型聚电解质
化学性质
• 羧基反应
1.中和反应 2.酯化反应
3.络合反应 4.脱水反应 分子内反应
分子间反应
• 羟基反应
1.醚化反应
2.酯化反应
3.缩醛反应
• 酰胺基反应
1.水解反应
2.羟甲基化反应
3.Mannich反应 将羟甲基聚丙烯酰胺和二 甲胺反应，或将聚丙烯酰 胺和二甲胺、甲醛反应可 生成二甲氨基N-甲基聚丙 烯酰胺聚合物
• 减阻性
通过往流体中添加化学品以减少流体流过固体表面的湍流摩 擦阻力的作用称为减阻作用。 聚电解质的减阻作用取决于聚合物分子结构及大分子在溶液 中的形态。
• 晶格歪曲性
由于聚电解质中的羧基官能团具有对金属离子的螯合能力， 干扰或破坏了无机垢晶体按正常排列生长，从而使晶格发生 畸变或者说被扭曲。
• 成膜性和粘结性
聚电解质简介
王晨栋 0544134 陈如其 0544133 邬扬 0544135 黄中原 0544140 周欢0558012
Outline
• 概述 1.定义与发展历程 2.分类 3.性质与功能 4.合成方法 • 应用
定义
• 线型或支化的合成和天然水溶性高分子， 其结构单元上含有能电离的基团。又称高 分子电解质。 • 严格地来说，聚电解质是水溶性高分子化 合物的一个分支，但有不少文章将非离子 水溶性高分子化合物也包括在聚电解质之 中，此时聚电解质就是水溶性高分子化合 物。
DNA(脱氧核糖核酸) 聚半乳糖醛酸(植物细胞同络合物的胶粘剂)
• 合成类聚电解质
起源于20世纪50-60年代 两个原因 1.石油化工的发展提供了丰富，价廉的原料 2.聚电解质即是高分子，具有高分子化合物的特 性，又能溶于水
分类
• 按来源分类 天然聚电解质
蛋白质 核酸 树胶
半天然聚电解质
改性淀粉 改性纤维素
• 电离性 电离性是指聚电解质能在水溶液中电离成 高分子离子和多个低分子离子（或叫作抗 衡离子） 聚电解质的一些重要属性，如链伸展度， 粘度，渗透压，溶解度等都和它们的电离 程度都密切相关。
聚电解质离解度 对高分子链伸展 度的影响
聚电解质离解度对高 分子链的构型有显著 的影响。一般来说， 随着离解度的增大， 离解基团间的静电斥 力加大，高分子链的 构型会由卷曲态逐渐 向伸展态过度，这种 构型的变化可以通过 其PKapp~a曲线或水 力学半径来预测。
聚电解质溶液的 粘度
聚电解质溶液的粘度行为不同 于一般的非电解质高分子溶液 的粘度行为而显示特有的浓度 依赖性。聚电解质溶液的比浓 粘度不与浓度成线性关系。 浓度低于1%时，浓度降低时 粘度迅速上升。 加入一定量的外加盐之后，随 溶液的稀释， sp / C 下降。 外加盐浓度足够大之后以至能 抑制聚电解质电离作用， sp / C 呈直线