聚醚高分子表面活性剂的性质
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表面活性剂的介绍与分析方法摘要:近年来,随着石油化工的高速发展,为表面活性剂的合成提供了丰富的原料,是表面活性剂的产量和品种迅速增长,成为国民经济的基础工业之一。
由于表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、均染、洗涤、抗静电、防腐、杀菌等一系列独特的作用和功能,表面活性剂对改进生产工艺、提高产品质量、降低成本、节约能源、提高生产率、增加附加值等方面发挥了巨大作用,因此有“工业味精”和“工业催化剂”之称。
关键字:表面活性剂;一、简介自然界存在着大量既亲水又亲油的所谓“两亲性”分子。
这类物质通常都具有亲水性链段和亲油性链段两个部分,从而使其具有“两亲”功能。
1930年Freundlich 将加入少量时就能使水的表面张力或者液-液界面张力大为降低的两亲物质称作表面活性剂。
随着人们对这种“两亲”结构物质研究的深入,表面活性剂这一概念从降低表面张力这一表面现象扩展到所有表面性能上,将少量使用即可使表面或界面的一些性质(如乳化、增溶、分散、渗透、润湿)发生显著变化的物质都叫表面活性剂。
近年来,随着石油化工的高速发展,为表面活性剂的合成提供了丰富的原料,是表面活性剂的产量和品种迅速增长,成为国民经济的基础工业之一。
由于表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、均染、洗涤、抗静电、防腐、杀菌等一系列独特的作用和功能,表面活性剂对改进生产工艺、提高产品质量、降低成本、节约能源、提高生产率、增加附加值等方面发挥了巨大作用,因此有“工业味精”和“工业催化剂”之称。
随着经济和科学技术的发展,表面活性剂的应用领域从日用化学工业扩展到食品、农业、环保、医药、石油加工、采矿等一切生产及技术领域。
值得一提的是,两亲分子的设计赋予表面活性剂新的功能及应用,成为解决许多实际问题的钥匙。
二、特点及分类1常见表面活性剂的种类任一种表面活性剂的分子都是由两种不同性质的基团所组成,非极性的亲油基团和极性的亲水基团。
也就是说,表面活性剂既具有亲水性,又具有亲油性,形成一种所谓“两亲结构”的分子,如图1-1所示。
环氧基聚醚氟硅表面活性剂的制备及其性能张乐;黄良仙;赵雪雪;李顺琴;李婷【摘要】以α-ω含氢含氟硅油(FPHS)、烯丙基环氧基聚醚为原料,经硅氢加成反应制得环氧基聚醚氟硅表面活性剂(FPES),用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行了表征.对FPES硅氢加成反应条件进行了优化,并对FPES的表面张力、发泡力、耐酸碱盐性进行了考察.结果显示,FPES硅氢加成反应的最佳条件为:n(Si-H):n(C=C)=1:1.075、反应温度80℃、反应时间3h、催化剂用量0.005%(以铂计,对单体质量).FPES水溶液的临界胶束浓度(cmc)为0.04 g/L,表面张力(γcmc)为21.73 mN/m,质量分数为0.1%的FPES发泡力为1.17,5 min稳泡性为0.40,FPES 水溶液的耐酸碱盐化学性质稳定.%Epoxy polyether fluorosilicone surfactant (FPES) was synthesized with hydrosilylation using α-ω hydrogen-containing and fluorine-containing silicone oil (FPHS),allyl epoxy polyether as the raw materials.The chemical structure of the FPES was characterized by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy.The conditions of FPES hydrosilylation were optimized,and the surface tension,foam ability,acid-resisting,alkali-resisting and salt-resisting of FPES were measured.The results showed that the optimum hydrosilylation conditions of FPES was n(Si-H):n(C=C)=1:1.075,reaction temperature 80 ℃,reaction time 3 h,the amount of catalyst was 0.005%(platinum,to monomer mass).The results of performance tests showed that the surface tension (γcmc) of FPES solution was 21.73 mN/m at the critical micelle concentration (cmc) of 0.04 g/L,the foaming power of 0.1% (mass fraction) FPES solution was 1.17 and foam stability after 5 min was0.40.FPES solution had excellent chemical stability of acid-,alkali-and salt-resisting.【期刊名称】《印染助剂》【年(卷),期】2017(034)011【总页数】5页(P19-23)【关键词】环氧基;聚醚;氟硅表面活性剂;表面张力;发泡力;化学稳定性【作者】张乐;黄良仙;赵雪雪;李顺琴;李婷【作者单位】陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TQ423聚醚氟硅氧烷综合了聚醚链段和氟硅氧烷的优点,具有良好的润湿性、超铺展性、抗静电性、耐化学性、耐高低温性、低表面张力和生理惰性等优点,广泛用作织物整理剂、匀泡剂、乳化剂、消泡剂、流平剂、化妆品等[1-2],因此对聚醚氟硅氧烷的活性研究活跃。
1.1.1含氟聚氨酯材料概述含氟聚氨酯是指主链结构上除含有-CF2基团外,还含有众多氨基甲酸酯基团(软段和硬段均可)的含氟高聚物。
此种含氟高聚物既具有聚氨酯弹性体通用特性:高强度、高弹性、高耐磨性、优良的低温性能和粘结性能;又具有含氟高聚物的耐热性、耐腐蚀性、耐化学品、耐溶剂、耐油、低污染等优良性能。
聚氨酯因其可自由调节软硬段的长度和结构而在弹性体、纤维、涂料等领域都有广泛的应用。
含氟基团的引入能够在保证聚氨酯优异的机械性能和良好的两相微结构的基础上极大地改善聚氨酯的表面性能和整体性能,目前已经成为聚氨酯的主要发展方向。
●低表面能和表面氟富集性。
由于氟化聚氨酯结构中的含氟链段能够向材料表面迁移,使得氟原子在材料表面富集,因而氟化聚氨酯具有很低的表面能和很好的拒水拒油性。
●微相分离结构和表面形态。
普通聚氨酯由于其软段和硬段的不相容性而呈现出微观相分离结构。
而对于氟化的聚氨酯由于其结构中含氟链段的表面迁移作用使得其有着更为复杂的微观相结构,特别是表面的微相结构比普通聚氨酯要复杂得多。
研究表明,微观相分离的程度与聚氨酯软段的长度、结构中氟的含量、软段的分子结构及聚合方法等诸多因素有关。
●力学性能。
氟化聚氨酯与普通聚氨酯相比力学性能会有所下降,但由于氟原子的存在,氟化聚氨酯的润滑性能有很大的提高。
从聚合方法考虑,溶液聚合制备的样品有更好的拉伸性能。
●生物相容性。
聚氨酯(PU)材料的微相分离结构使其具有比其它高分子材料好的生物相容性(包括血液相容性和组织相容性),同时它具有优异的耐疲劳性、耐磨性、高弹性和高强度,因此被广泛用于生物医学材料领域,用于制作人工器官、介入导管及高分子控缓释药物。
由于氟化聚氨酯以上的特点及优点,使其在很多领域都有应用,同时也扩大了聚氨酯的应用范围。
具体如下:在弹性体领域,聚氨酯独特的两相分离结构使其具有优异的力学性能,氟化聚氨酯则可在不影响其这些性能的前提下大幅度改善其表面的抗玷污性和摩擦性。
聚烷撑二醇结构式1. 介绍聚烷撑二醇是一种重要的高分子化合物,属于聚醚类化合物。
它的结构式可以表示为:聚烷撑二醇的化学式为CnH2n+2O(CH2CH2O)m(CH2CH(CH3)O)n(CH2CH2O)pH2n+2,其中n、m、n、p分别表示烷基撑链的长度。
2. 物理性质聚烷撑二醇是无色至淡黄色的液体,具有高度的溶解性和粘性。
它的分子量较大,一般在1000-10000之间。
聚烷撑二醇的熔点和沸点随着分子量的增加而升高。
3. 化学性质聚烷撑二醇具有许多重要的化学性质,使其在许多领域有广泛的应用。
3.1 氧化性聚烷撑二醇中的醚键具有较高的氧化性,可以与氧气反应生成醇和醛。
这种氧化反应可以通过加热、催化剂或氧化剂的作用来促进。
3.2 缩合反应聚烷撑二醇可以通过缩合反应与一些化合物发生反应,形成新的化合物。
常见的缩合反应有酯化反应、醚化反应等。
3.3 水解反应聚烷撑二醇可以与水发生水解反应,形成聚醚和醇。
这种反应在酸性或碱性条件下都可以进行。
3.4 离子反应聚烷撑二醇中的氧原子可以与一些离子发生反应,形成络合物。
这种离子反应使得聚烷撑二醇具有良好的溶剂性能和配位能力。
4. 应用聚烷撑二醇由于其独特的化学性质,在许多领域有广泛的应用。
4.1 聚合物材料聚烷撑二醇可以作为聚合物材料的重要组成部分,用于增加聚合物的柔软性、延展性和抗氧化性能。
聚烷撑二醇可以与其他聚合物形成共聚物,提高聚合物的性能。
4.2 表面活性剂聚烷撑二醇可以作为表面活性剂,用于调节液体的表面张力和界面张力。
它可以使液体更容易湿润固体表面,并在液体和固体之间形成稳定的界面。
4.3 药物输送系统聚烷撑二醇可以作为药物输送系统的载体,将药物包裹在其分子中,通过控制释放速率来实现药物的缓慢释放。
这种药物输送系统可以提高药物的生物利用度和治疗效果。
4.4 化妆品聚烷撑二醇可以作为化妆品中的保湿剂和乳化剂,提供皮肤的保湿和滋润效果。
它可以改善皮肤的柔软性和弹性,减少皮肤的干燥和皱纹。
表面活性剂第二章作业(第一次作业)1、表面活性剂按疏水基分类有哪几种?他们分别有什么特征?答:表面活性剂按疏水基分类可以分为碳氢链、聚醚、硅氧烷和氟碳链4中类型。
A:碳氢链疏水基;(1)直链烷基:增加表面活性剂直链烷基的链长,增加其在有机溶剂中的溶解度,降低其在水溶液中的溶解度,在水中表面活性增加,界面吸附与胶束化趋势增强。
(2)支链或不饱和烷基:在疏水基中引入支链或者不饱和烷基,与相应的直链烷基同系物相比,表面活性剂在水或者有机溶剂中的溶解度增加,胶束化能力减弱。
并且具有支链烷基的表面活性剂生物降解性一般较差,不饱和烷基比较容易被氧化、变色。
(3)含芳香环或脂肪环的烷基:在疏水基中加入芳香环,表面活性剂疏水性增加,但增加幅度不如直链烷基,并且其生物降解性较差,也难以形成紧密的膜结构。
B:聚氧丙烯醚链疏水基:聚氧丙烯醚链有环氧丙烷聚合而成。
含有聚氧丙烯醚链的表面活性剂往往容易吸附在极性界面上,也有利于在一些极性有机溶剂中溶解。
C:聚硅氧烷链疏水基:该疏水基是非碳链疏水基,他与碳氢链相比,耐热性好、化学稳定性高,由于硅氧链既不亲水也不亲油,所以在水相和非水系统都有表面活性。
缺点是生物降解性差,价格较高,而且在胶束形成和增溶方面不遵循表面活性剂一般规律。
2、表面活性剂按亲水基分类有哪几种?他们分别有什么特征?答:表面活性剂按亲水基分类可分为单一型和复合型两类。
其中单一型可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型。
复合型表面活性剂是指含有2种以上亲水基的表面活性剂。
A:阴离子型表面活性剂a、羧酸盐阴离子型:(1)一般C10以下脂肪酸水溶性过强,表面活性较弱,C20以上水溶性太差,只能用于非水系统。
常见的脂肪酸皂碳链介于C10—C20之间。
(2)N—羧乙基脂肪酰胺的盐:无毒、无刺激性、起泡性和抑酶性好,对硬水、酸的敏感性小于肥皂。
(3)全氟代烷基羧酸盐:有较好的耐强酸、耐氧化还原及耐热性能。
而且其表面活性比相应脂肪酸盐强得多,降低表面张力很强,其同样具有极佳的化学与热稳定性。
全氟聚醚分子结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述全氟聚醚是一种具有特殊结构的化学物质,其分子中的所有氢原子都被氟原子取代。
全氟聚醚由于具有优异的化学稳定性、热稳定性、电绝缘性和抗溶剂性等特点,广泛应用于工业和科研领域。
全氟聚醚的分子结构中含有一系列氟原子和醚键,这种特殊结构赋予了全氟聚醚许多独特的性质。
首先,由于全氟聚醚分子中氢原子被氟原子所取代,使得分子具有极强的惰性。
这种惰性使得全氟聚醚在常温下具有很高的化学稳定性,不易被化学物质侵蚀,同时也具有较长的使用寿命。
其次,全氟聚醚的分子中的醚键(C-O-C)使其具有优异的热稳定性。
醚键在高温下不容易断裂,因此全氟聚醚常常可以在较高温度下使用,不易发生热分解和失效。
这使得全氟聚醚在高温环境下的运用得到了广泛的推广,例如用作高温润滑剂和高温介质等。
此外,全氟聚醚还具有出色的电绝缘性和抗溶剂性。
由于其分子中的氟原子具有较高的电负性,全氟聚醚能够有效隔离电流,具有良好的绝缘性能,因此可以广泛应用于电子电器领域。
同时,全氟聚醚也具有优良的抗溶剂性能,不易与常见有机溶剂发生反应和溶解,使其可以在潮湿或化学环境中长期稳定使用。
总之,全氟聚醚以其特有的分子结构和卓越的性能,在工业和科研领域中得到了广泛的应用。
通过合理设计合成方法,可以获得具有不同链长、分子量和结构的全氟聚醚,进一步拓展其应用领域。
随着科学技术的不断发展,全氟聚醚在电子、化工、材料等领域的应用前景非常广阔。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:本文将按照以下结构展开对全氟聚醚分子结构的介绍。
首先,在引言部分中将概述全氟聚醚的重要性和研究背景,以及本文的目的。
接下来,在正文部分,将详细探讨全氟聚醚的定义和特点,包括其在化学结构上的特殊性质。
随后,将介绍全氟聚醚的合成方法,包括传统合成和新型合成方法,并对各种方法的优缺点进行比较分析。
在接下来的部分,将重点讨论全氟聚醚的分子结构与性质之间的关系,探讨其分子链的长度、聚合度以及取代基对其性质的影响。
石膏加工用大分子表面活性剂的种类、性能及作用安转转;周平萍;吴华春;夏咏梅;方云;王海军【摘要】对木质素磺酸盐、萘系、三聚氰胺、氨基磺酸系、聚羧酸系和聚羧酸聚醚聚磺(硫)酸盐几种石膏加工用大分子表面活性剂对石膏性能及半水石膏水化过程的影响进行了综合分析,探讨了开发石膏用大分子表面活性剂中存在的问题.%Effect of various types of macromolecular surfactant used for gypsum ore processing,such as lignosulfonates,naphthalenederivatives,melamine,aminosulfonic acid series,polycarboxylate series and polycarboxylate polyether sulfonates (sulfates )as well as their effect on performance of the gypsum plaster product and hydration process of calcium sulfate hemihydrate was summarized. Problems for development of macromolecular surfactants in gypsum ore processing were discussed.【期刊名称】《日用化学工业》【年(卷),期】2017(047)004【总页数】5页(P223-227)【关键词】大分子表面活性剂;石膏;机械强度【作者】安转转;周平萍;吴华春;夏咏梅;方云;王海军【作者单位】江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214122【正文语种】中文【中图分类】TQ423石膏属于单斜晶系矿物,是工业领域和建筑领域常用的原料。
第17卷第12期2000年12月精细化工FINE CHEMICA LSV ol.17,N o.12Dec.2000表面活性剂高分子表面活性剂在水处理剂中的应用①宋照斌,宋启煌(广东工业大学化工系,广东广州 510090)摘要:概述了高分子表面活性剂的特性,用作水处理剂的表面活性剂的重要品种,应用及展望。
关键词:高分子表面活性剂;水处理剂;应用中图分类号:T Q423.9 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2000)12-0700-04 高分子表面活性剂通常是指相对分子质量在数千以上、具有表面活性的物质。
与普通表面活性剂一样,高分子表面活性剂同样由亲水和亲油二部分组成。
从分子结构来看,高分子表面活性剂有无规型、嵌段型和接枝型等几种分子结构型式。
若从表面活性剂亲水部分的性质来看,它则可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大类。
高分子表面活性剂具有分散、乳化、增溶、增稠等能力,毒性小,可用作分散稳定剂、乳化剂、破乳剂、药物增溶剂、保湿剂、洗涤剂、水处理剂等。
作为工业“味精”的表面活性剂发展迅猛,其应用领域从日用化学工业发展到石油、纺织、食品、农业、环境以及新型材料等方面,年产量以4%~5%的速度增长,1995年世界表面活性剂的产量就已达900万t,品种一万种以上,市场营销额为100亿美元以上[1],1997年我国主要表面活性剂产量为48万t,其中:阴离子39万t,非离子7万t,阳离子约2万t。
表面活性剂品种1444种,其中:非离子644种,阴离子407种,阳离子289种,两性离子104种。
据日用化学工业信息预测世界表面活性剂的需求2000年将达1080万t,2005年将达1250万t。
工业的迅猛发展大大推动和促进了表面活性剂学科的发展,并扩大了其应用范围。
在水处理剂中得到了新的应用。
水处理剂是精细化工产品中的一个重要门类,目前所用的水处理剂主要有絮凝剂、缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、除垢剂、除油剂、除氧剂、浮选剂、软化剂等。
壬基酚聚氧乙烯醚-10是一种常用的非离子表面活性剂,也被称为OP-10。
它的分子量是大约为310克/摩尔。
它是一种极具表面活性的物质,可以在水中形成乳液,并且具有良好的分散性和渗透性。
1. 结构和性质:壬基酚聚氧乙烯醚-10的化学式为C14H24O4,是一种将壬基酚与聚氧乙烯醚化合而成的物质。
其分子结构中含有壬基烷基链和氧乙烯基,使得它具有疏水性和亲水性。
这种分子结构赋予了其良好的表面活性,使其在水中能够迅速分散并扩展表面张力。
2. 应用领域:壬基酚聚氧乙烯醚-10广泛应用于日化、工业清洁剂、农药、纺织、油田、造纸等领域。
在日化产品中,它常用作乳化剂、分散剂,可以有效地稳定乳液和悬浮液,提高产品的质地和稳定性。
在工业清洁剂中,它可以作为去污剂和分散剂,能够有效地清洁各类污渍并防止再污染。
在农药生产中,它可以作为增溶剂,帮助颗粒状农药在水中迅速分散并均匀喷洒。
在油田开采中,它常被用作驱油剂,能够促进油藏的排放和提高采油率。
3. 生产工艺:壬基酚聚氧乙烯醚-10的生产工艺通常采用壬酸为原料,经过酯化、氧化、环氧化、羟化等多道工艺步骤合成而成。
生产过程中需要严格控制反应条件和原料纯度,以获得高品质的产物。
通常生产出的产品是浅黄色透明液体或固体,需要在生产过程中控制温度、压力、反应时间和添加剂的用量,以确保产品质量和产率。
4. 安全与环保:壬基酚聚氧乙烯醚-10作为一种表面活性剂,在使用过程中需要注意防护措施,避免直接与皮肤和眼睛接触,避免吸入其蒸汽。
在生产过程中需要做好废水、废气和废渣的处理工作,以避免对环境造成污染。
5. 展望:随着科技的发展和人们对产品性能需求的不断提升,壬基酚聚氧乙烯醚-10的应用领域还将不断拓展和深化。
在未来,随着生产工艺的改进和环保要求的提高,预计其生产技术将更加成熟和环保,产品质量也将得到更大提升。
总结:壬基酚聚氧乙烯醚-10是一种具有广泛用途的表面活性剂,具有良好的分散性、乳化性和渗透性。
非离子表面活性剂-正文其分子溶于水后,不发生电离的一类重要表面活性剂,其显示表面活性的部分不是离子。
这类表面活性剂分子中的亲油基常是碳原子数为 8~18的烃链(可以是脂肪族或芳香族),亲水基常是在水中不电离的羟基或聚氧乙烯基。
这些亲水基的亲水性较弱,因此,须有足够数量的亲水基才能使整个分子具有水溶性,否则就属于油溶性,在水中呈乳化或分散状态。
非离子表面活性剂溶于水或有机溶剂中,呈中性的分子或胶束状态。
它在酸性、碱性及电解质的溶液中均较稳定,并可与任何种类的表面活性剂配合使用,而不生成沉淀。
它通常为100%的活性物,不含盐及水分。
产品多呈液体或浆状,少数是固体。
按亲水基类别,非离子表面活性剂主要分为聚氧乙烯型和多元醇型两大类,前者自德国法本公司1930年生产以来,发展很快。
聚氧乙烯型用含有活泼氢原子的亲油基原料和环氧乙烷进行加成反应而制成。
凡含有-OH、-COOH、-NH2、-CONH2等基团的亲油基原料,由于其中的氢原子是化学活泼的,容易与环氧乙烷发生加成反应,生成聚氧乙烯型表面活性剂。
如:加成环氧乙烷的反应常需少量氢氧化钠作为催化剂。
目前,工业上常用的含活泼氢原子的亲油基原料有:脂肪醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺及脂肪酰胺、油脂、山梨醇和蔗糖等。
加成的环氧乙烷分子数越多,则加成物的水溶性越强。
原因是聚氧乙烯型表面活性剂分子中醚键的氧原子与水分子中的氢原子易形成氢键,增强了表面活性剂分子的水溶性。
这样形成的氢键较弱,当升高温度或有盐类存在时,结合的水分子逐渐脱落,表面活性剂的水溶性随之减弱,原先透明的表面活性剂水溶液甚至会变成白色混浊的乳状液。
溶液开始呈现混浊时的温度,称为浊点。
浊点是专门用于表示聚氧乙烯型表面活性剂的亲水亲油平衡值(即HLB)的技术特性指标。
当温度下降到浊点以下时,乳状液又恢复透明。
对于亲油基相同的表面活性剂,凡是环氧乙烷加成分子数越多,亲水性就越强,浊点随之上升。
对于亲水基中环氧乙烷加成分子数相同的表面活性剂,凡是亲油基中碳原子数越多,亲油性就越强,浊点随之下降。
聚醚的作用
聚醚是一种重要的高分子材料,具有广泛的应用领域。
它的作用主要体现在以下几个方面。
聚醚具有优异的物理性能。
由于聚醚分子链中含有氧原子,使得聚醚具有较高的氧含量。
这使得聚醚具有良好的耐热性、耐寒性和耐候性。
聚醚的熔点较高,可以在高温环境下保持稳定性,不易熔化或变形。
同时,聚醚还具有较高的强度和刚性,可以用于制造各种结构件和工程材料。
聚醚具有良好的化学稳定性。
聚醚分子链中的氧原子使得聚醚具有较高的化学惰性,不易与其他物质发生反应。
这使得聚醚能够在各种化学环境中稳定地工作,不受化学腐蚀的影响。
聚醚还具有优异的电绝缘性能,可以用于制造电子元件和绝缘材料。
聚醚还具有良好的电磁性能。
聚醚分子链中的氧原子具有较高的电负性,使得聚醚具有较强的极性。
这使得聚醚具有良好的电介质性能和电导率,可以用于制造电缆、电线和电容器等电子器件。
聚醚还具有良好的磁性,可以用于制造磁性材料和磁性存储介质。
聚醚还具有优良的生物相容性。
聚醚分子链中的氧原子使得聚醚具有较低的表面能,不易吸附细菌和其他微生物。
这使得聚醚可以用于制造医疗器械和生物材料,如人工关节、缝合线和骨修复材料等。
聚醚还具有良好的生物降解性,可以在人体内被代谢和分解,不会
对人体造成长期影响。
聚醚作为一种重要的高分子材料,在各个领域都发挥着重要作用。
它的优异性能使得聚醚成为工程材料、电子材料、医疗材料等领域的首选材料之一。
随着科学技术的不断发展,聚醚的应用前景将更加广阔,为人类的生活和工作带来更多的便利和创新。
高分子表面活性剂的分类、特征及应用摘要:概述了高分子表面活性剂的分类、性质、合成方法及应用,分析了其应用前景,旨在通过对高分子表面活性剂相关内容的综述和介绍,让更多的人认识和了解高分子表面活性剂。
关键词:高分子表面活性剂;分类;应用高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而言讲的,通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物,也有说法认为,高分子表面活性剂是指分子量达到某种程度以上(一般为103~106) 又一定表面活性的物质[5],虽然,高分子表面活性剂分子量,甚至,高分子物质分子分子量到底多大并没有严格的界限,但总之,高分子表面活性剂相比低分子表面活性剂其分子量要大很多。
和低分子表面活性剂一样,高分子表面活性剂由亲水部分和疏水部分组成。
1951年施特劳斯把结合有表面活性官能团的聚1-十二烷基-4-乙烯吡啶溴化物命名为聚皂从而出现了合成高分子表面活性剂。
1954年美国Wyandotte公司报到了合成聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物非离子高分子表面活性剂此后具有高性能的各种高分子表面活性剂相继开发。
高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质,被广泛用作胶凝剂、减阻剂、增粘剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等[1]。
因此高分子表面活性剂近年来发展迅速,目前,已成为表面活性剂的重要发展方向之一。
1.高分子表面活性剂的分类高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。
如阴离子型的高分子表面活性剂有聚甲基丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸脂等。
阳离子型的高分子表面活性剂有氨基烷基丙烯酸酯共聚物、改型聚乙烯亚胺、含有季胺盐的丙烯酸酰胺共聚物、聚乙烯苯甲基三甲铵盐等。
两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸一阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。
1、Kraft点:对于离子型表面活性剂,温度增加到某个温度,表面活性剂的溶解度急剧升高,这一温度即Kraft点。
2、浊点(昙点):对于非离子型表面活性剂,温度增加到某个温度,表面活性剂的溶解度急剧下降,溶液出现浑浊,这一温度即浊点。
3、表面活性剂本身的HLB值:表示分子内部平衡后整个分子的综合倾向是亲水的还是亲油的。
这种综合亲水亲油效应强弱的度量,即是表面活性剂本身的HLB值。
4、相转移催化:是指用少量试剂作为一种反应物的载体,将此反应物通过界面转移至另一相,使非均相反应顺利进行作为相转移催化剂的阳离子表面活性剂以季铵盐为主,还有叔胺和聚醚等实例:冠醚、四正丁基氯化铵、三正辛基甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和苄基三乙基氯化铵5、胶束:两亲分子溶解在水中达一定浓度时,其非极性部分会互相吸引,从而使得分子自发形成有序的聚集体,使憎水基向里、亲水基向外,减小了憎水基与水分子的接触,使体系能量下降,这种多分子有序聚集体称为胶束。
6、临界胶束浓度:表面活性剂在水中随着浓度增大,表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层,多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢,聚集在一起形成胶束,这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。
(表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。
)7、水数:将1.0g非离子表面活性剂溶于30mL二氧六环中向得到的溶液中滴加水直到溶液浑浊这时候所消耗的水的体积8、钙皂分散力:100g油酸钠在硬度333mg/L的硬水中维持分散,恰好无钙皂沉淀发生的分散剂的质量(g)9. 等电点(pI):在某一PH的溶液中,氨基酸或蛋白质解离成阳离子和阴离子的趋势或程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的pH成为该氨基酸或蛋白质的等电点。
10.增容:在水溶液中由于表面活性剂的存在能使原来不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著高于纯水,这种作用称为表面活性剂的增溶作用(solubilization)。
异构十三醇聚氧乙烯醚cas号异构十三醇聚氧乙烯醚(CAS号:9002-92-0)是一种广泛应用于工业领域的高分子化合物。
它由十三个碳原子构成的主链上分布着不同数量的氧乙烯基团,具有独特的物化性质和广泛的应用价值。
异构十三醇聚氧乙烯醚的分子结构中包含有醇基,这使得它具有良好的溶解性能。
它可与水等极性溶剂混溶,并能够与许多有机物形成复合物。
由于其表面活性剂性质,异构十三醇聚氧乙烯醚在临界胶束浓度下能够形成胶束结构,具有良好的乳化、分散和润湿作用。
该聚醚化合物的独特化学结构决定了其在许多领域的广泛应用。
首先,异构十三醇聚氧乙烯醚在日化产品中具有重要作用。
由于其良好的乳化性能,它常被应用于洗涤剂、洗发水、沐浴露等清洁用品中,能够有效去除污垢,提供良好的洁净效果。
同时,它还可作为染料、香精等添加剂的稳定剂和助溶剂。
其次,异构十三醇聚氧乙烯醚在制药领域也广泛应用。
由于其具有优异的润湿性能,它常被用于制备片剂、软胶囊等药物剂型中,能够提高药物的溶解度和生物利用度。
此外,该聚醚化合物还常被用作眼药水、鼻喷剂等局部给药制剂的辅助成分,能够促进药物的吸收和散布。
再者,异构十三醇聚氧乙烯醚在油田开发中扮演着重要角色。
由于其表面活性剂性质,它能够降低油水界面的张力,从而增强油井开采的效果。
此外,它还具有一定的胶凝性质,可用于增稠调整油田注水与压裂液。
最后,异构十三醇聚氧乙烯醚还被广泛应用于涂料、日用化学品等领域。
它能够提供优异的分散、稳定性能,使得颜料均匀分散于溶液中,并能长时间保持均匀状态。
此外,它还可用作纺织助剂,具有良好的湿切断和表面润湿能力。
总之,异构十三醇聚氧乙烯醚作为一种重要的高分子化合物,具有广泛的应用前景。
它在清洁剂、制药、油田开发、涂料等领域发挥着重要作用,能够提供各种物化性能和功能,为各个领域的应用需求提供了解决方案。
我们相信随着科技的不断进步和应用需求的增长,异构十三醇聚氧乙烯醚的应用前景将更加广阔,为人们生活工作带来更多的便利与创新。
聚醚高分子表面活性剂的性质(胶束化)PEO-PPO-PEO嵌段共聚物是典型的高分子表面活性剂,与小分子表面活性剂的性质不同,如胶束内核含有大量的水、外界因素对胶束结构有显著影响等: 另一方面PEO-PPO-PEO嵌段共聚物具有温度敏感胶束化、温度敏感增溶以及温度敏感的液晶晶型结构等特点,鉴于对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物物理化学性质的研究是扩展其应用领域的关键,许多研究小组从不同的技术,考察PEO-PPO-PEO嵌段共聚物的物理化学性质。
a.理论模型Linse[1-3]从平均场格子理论基础上对PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物在溶液中的胶束化进行了研究,通过实验得到了Pluroni型高分子表面活性剂的CMC、聚集数、水力半径受温度影响的半定量关系,发现分子量的增加或分子中EO/PO比的减小有利于在给定聚合物浓度下胶束化起始温度的降低,也相应地有利于在给定温度下CMC的降低。
图1是Linse等人建立的格子理论模型图。
多种模型可以用于模拟表面活性剂在水溶液中的胶束化行为,最著名的是Hurter[4,5]习等使用自洽均匀场晶格理论模拟PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中的胶束化,均匀场近似限制在二维空间(同心的格子层内),应用步长加权的随机行走描述非均相体系。
聚合物链节和溶剂分子分布在格子内,每条聚合物有多种构造方式,链节作用对自由能的贡献可用Flory-Huggins作用参数表达,在自由能最小的条件下确定每种构造的聚合物链数,大致计算出平衡时链节的密度。
自洽均匀场模型PEO-PPO-PEO嵌段共聚物的结果表明:PPO链段组成胶束的内核,胶束的内核中包裹有部分的水,胶束的内核和外核之间以及胶束的外壳和溶剂水之间没有严格的分界,而是扩散的界面。
Hurte:进一步模拟了PEO-PPO-PEO嵌段共聚物增溶多环芳香烃,一个多环芳香烃分子占据一个格子,芳香烃的增溶影响PEO-PPO-PEOO嵌段共聚物胶束的结构,降低胶束内核的含水量,自洽均匀场理论模型的胶束结构与实验观察的结果相一致。
均匀场理论还能模拟PEO-PPO-PEO嵌段共聚物的三维介观结构,有序无序结构转变以及嵌段共聚物的熔化过程。
较高浓度的PEO-PPO-PEO嵌段共聚物水溶液的温度依赖的凝胶化、PEO一PPO一EPO嵌段共聚物在“油”中形成反相胶束以及PEO-PPO-PEO 嵌段共聚物一水一油三元体系丰富的相结构也是PEO-PPO-PEO嵌段共聚物的重要性质,也引起了许多研究者的兴趣。
b.临界胶束浓度和临界胶束温度Alexandridis[6-10]等采用表面张力和光散射等方法,系统地测量PEO-PPO-PEO嵌段共聚物的临界胶束浓度(简写为CMC)和临界胶束温度(C MT),在低浓度和低温区域,嵌段共聚物以单分子形式存在于水溶液中,增加浓度至CMC或升高温度至CMT,都可以引起嵌段共聚物的聚集,形成多分子胶束,PEO -PPO-PEO嵌段共聚物由疏水的PPO内核和水化的PEO外壳组成。
CMC和CMT是表征嵌段共聚物聚集行为的基本参数。
温度敏感胶束化是PEO-PPO-PEO嵌段共聚物重要的物理化学性质。
温度升高,PPO链段的部分链节转变为扭曲构象,此结构与水化层不匹配,导致PPO链段逐渐失去水化层。
Chang和Xiongll,[12]等使用静态和动态激光光散射研究非离子高分子表面活性剂F68在水溶液中的聚集行为,随着温度的升高依次出现三个温度区域:单分子区、转变区和胶束区。
转变区是单分子和胶束共存的区域。
在转变区,随着温度的升高,单分子体的数目降低,嵌段共聚物不断地集形成胶束。
亲水性很强的Pluronic F68胶束的粒径保持在8nm左右,受温度的影响很小,而疏水性强的嵌段共聚物胶束的聚集随温度的升高逐渐增大。
PEO-PPO-PEO嵌段共聚物的胶束形成与其分子特征(嵌段共聚物的分子量、EO/PO 比例等)有关。
研究发现,亲水性强(PEO含量高)的嵌段共聚物,必须在较高的温度和浓度下才能形成胶束.具有相同PEO链段和不同PPO链段的嵌段共聚物,CMC和CMT随着PPO含量的增加而降低.PPO链段是PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在较低温度形成胶束的主要因素.具有相同EO/PO比率的嵌段共聚物,CMC 和CMT随着PEO-PPO-PEO嵌段共聚物分子量的增加而降低。
c.胶束的聚集数、大小和结构动态和静态激光光散射技术可以测量嵌段共聚物胶束的重均分子量、Z均分子量和胶束流体力学半径(R)。
在Pluronic P103、P104和P105系列嵌段共聚物胶束中,具有相近的PPO链段,PEO链段越大的嵌段共聚物形成的胶束的聚集数越小。
在Pluronic P103和P123系列嵌段共聚物中EO份O比相同,分子量大的形成的胶束聚集数大[13]。
小角中子散射(small-angle neutron scattering,简写为SANS)实验表明[14-1 6] 水溶液中PEO-PPO-PEO嵌段共聚物胶束是球形的,使用胶束内核半径(core radius)、硬球相互作用半径(hard一sphere interaction radius)和硬球的体积分数(hard-sPhere volulne fraction)三个参数能较好地拟定中子散射强度曲线。
在低温下拟定得到的体积分数为0,表明嵌段共聚物没有形成胶束,单分子体以高分子线束形式存在;升高温度,拟定得到的体积分数逐渐增大,嵌段共聚物聚集形成球形胶束。
但在较高温度条件下,Mortensen[14]等发现拟定结果不好,认为嵌段共聚物胶束形状发生了变化。
Pluronic P85在温度高于70℃,球形胶束化过程中,SANS结果亦表明胶束的聚集数随温度的升高而增加,而硬球相互作用半径,基本不随温度改变。
近来,研究者使用SANS技术研究揭示PEO一PPO一PEO嵌段共聚物胶束包含的精细结构,认为PEO-PPO-PEO嵌段共聚物包含着大量的水,并且胶束内的水分布是不均匀的,即内核的含水量不同于胶束外壳的含水量,Goldmints[17,18]等使用三参数(胶束内核半径、胶束外核半径和胶束聚集数)模型拟合小角中子散射强度曲线,发现随温度的升高,Pluronic P85的聚集数增大。
初始形成的胶束内核包含高达60%的水,温度升高导致胶束的聚集数增大,由于胶束内核的含水量逐渐降低,胶束内核的半径基本不随温度变化,、Yang[19]等进一步发展了四参数(胶束的内核半径、外核半径、硬球相互作用半径和胶束聚集数)模型拟合Pluronic L64在D20中的小角中子散射强度曲线更清楚地反映了胶束内部水的分布及其水含量随温度的变化。
Pluronic L64在DZO中胶束内核的PPO体积分数随温度的升高变化不大。
d.荧光研究聚集行为众所周知,荧光是研究高分子聚集体常用的方法。
花的荧光光谱有五个单体振动峰,其中第一峰与第三峰的强度之比I1/ I3对花所处的微环境的极性很敏感。
I1/I3比值越小,花的微环境的疏水性越强,由此变化可断定是否形成了高分子聚集体。
Nivaggioli[20]等人研究T花探针在PEO-PPO-PEO水溶液、PEO和PPO各自的本体溶液及各种有机溶剂中I:几随温度变化的关系。
在有机溶剂和PEO、PPO本体溶液中I1几均随温度线性降低,而在PEO-PPO-PEO水溶液中I1/I3变化曲线呈现三个部分:在低温下,11几随温度线性下降,曲线类似于在纯水中;在中等温度下,I1几随温度变化急剧下降,说明溶液中形成了高分子表面活性剂的胶束;在更高的温度下,二者又呈线性关系。
I1/I3的值受分子中PPO 含量的影响很大,这就说明胶束内核主要是由PPO组成。
他们通过光散射和荧光碎灭分别研究了PEO-PPO-PEO形成胶束的尺寸和聚集数,数据表明,随着温度的升高聚集数增加,而每个EO上的水分子数下降。
光散射的结果显示在30一40℃时SDS胶束直径约为3.2lum,而P104胶束的直径为16.2nm,内核直径约9nm.M.Almgren[2l]等人研究了PEO一PPO一PEO的相行为与聚集性质,发现这些三嵌段共聚物的相行为在许多方面类似于传统的非离子表面活性剂,在高浓度下也会出现六方、四方和层状液晶相。
在水溶液中胶束形成的临界浓度受温度的影响很大,在一定浓度下单体向胶束的转化经历了一个比较宽的温度范围,这可能是由于PO、EO嵌段的多分散度造成的。
对于Pluronic共聚物来说,在某一温度之上会发生球状到棒状胶束的转变,这会导致溶液粘度和粘弹性的急剧上升。
NMR和荧光的进一步研究表明随着温度的升高胶束水力半径下降,这是由于升温后胶束的PEO壳被压缩,而胶束的内核在PPO基础上包容了一部分PEO 和水,核壳之间的区分不如正常胶束的明显。
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