Các chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng chủ yếu là các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp với trọng lượng phân tử hàng trăm. Với những nghiên cứu chuyên sâu trong nhiều lĩnh vực nóng như tăng cường thu hồi dầu, chất mang và giải phóng dược chất có kiểm soát, mô phỏng sinh học, màng polymer LB, vật liệu polymer y tế (chất chống đông), lotion polymer hóa…, yêu cầu về chất hoạt động bề mặt ngày càng cao. đa dạng và hiệu suất cao, và các polyme chất hoạt động bề mặt đã trở thành tâm điểm của sự chú ý.
Nói chung, các chất có trọng lượng phân tử trên hàng nghìn và hoạt động bề mặt được gọi là chất hoạt động bề mặt đại phân tử. Tương tự như chất hoạt động bề mặt thông thường, không có phân loại tiêu chuẩn cho chất hoạt động bề mặt polyme. Nói chung, theo phân loại các chất hoạt động bề mặt phân tử thấp và tính chất ion của chúng trong nước, chúng có thể được chia thành các chất hoạt động bề mặt anion, cation, zwitterionic và không ion. Theo việc micelle có được hình thành trong dung dịch hay không, nó có thể được chia thành polysoap và chất hoạt động bề mặt polymer hòa tan trong nước.
Polysoap
Phần lớn các loại xà phòng đa năng được tích điện, tương tự như các chất đa điện phân. Trên thực tế, hầu hết các loại xà phòng đa năng là sản phẩm của quá trình biến đổi kỵ nước của các chất đa điện phân, thường không hòa tan trong nước. Hiện nay người ta đã tổng hợp được các loại polysoap sau (trong công thức, R là alkyl chuỗi dài):
Chất hoạt động bề mặt polyme hòa tan trong nước
Các chất hoạt động bề mặt polyme không tạo thành mixen trong dung dịch nói chung là các chất hoạt động bề mặt polyme tan trong nước. Theo nguồn gốc của nó, nó có thể được chia thành các chất hoạt động bề mặt polyme tự nhiên, bán tổng hợp và tổng hợp.
Polyme tự nhiên, chẳng hạn như các loại kẹo cao su, tinh bột, polysacarit lên men vi sinh vật, v.v.;
Polyme bán tổng hợp là các polyme khác nhau thu được bằng cách biến đổi hóa học tinh bột, cellulose và protein, chẳng hạn như tinh bột cation, methyl cellulose, v.v.;
Polyme tổng hợp là các polyme thu được bằng cách trùng hợp các monome trùng hợp có nguồn gốc từ hóa dầu, chẳng hạn như các dẫn xuất polyacrylamit, axit polyacrylic, v.v.
Phân loại chất hoạt động bề mặt polymer
Theo tính chất ion của chúng trong nước, chúng có thể được chia thành các loại anion, cation, zwitterionic và không ion.
Chất hoạt động bề mặt polyme anion
(1) Các polyme loại axit cacboxylic điển hình bao gồm axit polyacrylic và chất đồng trùng hợp của nó, axit butyric và chất đồng trùng hợp của nó, chất đồng trùng hợp anhydrit của axit acrylic và một số sản phẩm xà phòng hóa của chúng.
(2) Các polime loại sunfat điển hình là:
(3) Loại axit sulfonic bao gồm polystyrene được sulfon hóa một phần, ngưng tụ formaldehyde của axit benzenesulfonic, ngưng tụ formaldehyde của axit naphthalenesulfonic, polybutadien sulfon hóa, v.v. Lignosulfonate cũng là một loại chất hoạt động bề mặt polyme sulfon hóa. Các chất hoạt động bề mặt polymer axit sulfonic điển hình như sau:
Chất hoạt động bề mặt polyme cation
(1) Muối amin hoặc polyamine như polyvinylimine, polyvinylpyrrolidone, polymaleimide và các dẫn xuất của nó. Các polyme điển hình là:
(2) Các muối amoni bậc bốn như polyacrylamide bậc bốn, muối polyvinylpyridinium, polydimethylamine epichlorohydrin, v.v. Các chất hoạt động bề mặt polyme amoni bậc bốn cho thấy điện dương trong môi trường nước có tính axit, trung tính và kiềm. Các sản phẩm đại diện bao gồm:
Chất hoạt động bề mặt polyme lưỡng tính
Các loại chính bao gồm chất đồng trùng hợp axit acrylic vinyl pyridin, axit acrylic, chất đồng trùng hợp cation acryit, polyacrylamit lưỡng tính, v.v., chẳng hạn như:
Chất hoạt động bề mặt polyme không ion
Các loại chính bao gồm rượu polyvinyl và các sản phẩm được este hóa hoặc acetal hóa một phần của nó, chẳng hạn như polyacrylamide biến tính, chất đồng trùng hợp anhydrit maleic, polyacrylate, polyether, polyetylen oxit propylen oxit, nhựa phenolic tan trong nước, nhựa amino, v.v.
Cấu trúc và tính chất của chất hoạt động bề mặt polymer
Hoạt động bề mặt của chất hoạt động bề mặt polymer phụ thuộc vào hình thái phân tử trong dung dịch và hình thái phân tử có liên quan chặt chẽ với các yếu tố như cấu trúc phân tử hóa học lưỡng tính của polymer, tỷ lệ thành phần và trọng lượng phân tử tương đối của đại phân tử.
khối chất hoạt động bề mặt
Các phân đoạn kỵ nước đa khối được phân phối trên chuỗi chính của các đại phân tử. Độ dài trình tự ưa nước kỵ nước thích hợp sẽ ngăn chặn hiệu quả sự tự liên kết (hình thành các mixen đơn phân tử) hoặc liên kết liên phân tử (liên kết đa phân tử) của các phân đoạn kỵ nước
chất hoạt động bề mặt lược
Chất hoạt động bề mặt dạng lược có ưu điểm là dễ chuẩn bị và đa dạng. Ví dụ, chất hoạt động bề mặt thu được bằng quá trình đồng trùng hợp hoặc đồng trùng hợp của các monome lưỡng tính và lưỡng tính cho thấy các cấu trúc hóa học chuỗi nhánh khác nhau tùy theo các vị trí khác nhau của các nhóm kỵ nước và ưa nước
Bởi vì có các nhóm ưa nước trên chuỗi nhánh, cản trở sự tổng hợp và liên kết của các phân đoạn chuỗi kỵ nước, ngay cả trong các mixen được tạo ra, so với các mixen có lõi chặt chẽ được hình thành chung, phần bên trong tương đối lỏng lẻo và vẫn còn một số lượng lớn của các phân tử nước nên chúng có hoạt tính bề mặt cao; Đồng thời, do cấu hình, chuỗi phân nhánh lưỡng tính có thể ngăn chặn sự liên kết của chuỗi chính kỵ nước bao gồm methylene và methylene, để nó có thể tham gia vào quá trình hấp phụ của giao diện.
Nghiên cứu cho thấy rằng bất kỳ yếu tố nào làm tăng độ cứng của chuỗi phân tử đều có lợi cho việc kéo dài các đại phân tử trong dung dịch và có thể cải thiện hoạt động bề mặt của polyme trên cơ sở duy trì độ hòa tan.
Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt polymer
Ứng dụng trong ngành dược phẩm:
Do hoạt động bề mặt tuyệt vời của chúng, các chất hoạt động bề mặt polyme khối và ghép đã được sử dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm, chẳng hạn như chất mang thuốc, chất nhũ hóa thuốc, chất hòa tan phân tán, chất làm ẩm, v.v. Ngoài ra, chất hoạt động bề mặt polyme cũng được sử dụng rộng rãi trong phân tích thuốc dưới dạng pha chuyển chất xúc tác trong tổng hợp thuốc.
Ứng dụng trong ngành dầu khí:
Dầu thô được sản xuất có chứa parafin rắn, dẫn đến tính lỏng của dầu thô kém và gây khó khăn nhất định cho quá trình sản xuất, bảo quản, vận chuyển, chế biến và các quy trình khác của loại dầu có độ nhớt cao có thể chữa khỏi này. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách thêm chất làm giảm điểm đông đặc hoặc chất cải thiện tính thanh khoản của dầu thô. Sự phân tán của chất hoạt động bề mặt polymer hòa tan trong dầu có thể cải thiện hơn nữa chất cải thiện dòng chảy và ngăn chặn sự hình thành kết tủa parafin trong dầu nhiên liệu trong quá trình vận chuyển và lưu trữ.
Ứng dụng trong ngành in dệt nhuộm:
Chất hoạt động bề mặt polymer polyether thường được sử dụng làm chất tẩy rửa ít bọt, chất nhũ hóa, chất phân tán, chất khử bọt, chất chống tĩnh điện, chất làm ẩm, chất in và nhuộm, v.v.; Rượu polyvinyl và các hợp chất cao phân tử khác được sử dụng rộng rãi làm chất làm đặc và chất keo bảo vệ trong quá trình điều chế các chất trợ nhuộm và in lotion; Các dẫn xuất cellulose như carboxymethyl cellulose được sử dụng làm chất tẩy rửa để ngăn ngừa tái nhiễm bẩn; Lignosulfonate và sulfonat ngưng tụ phenolic được sử dụng làm chất phân tán của thuốc nhuộm không hòa tan.
Ứng dụng trong ngành giấy:
Chất hoạt động bề mặt polymer ngày càng được chú ý trong những năm gần đây vì vai trò quan trọng và độc đáo của nó trong việc cải thiện tính chất của giấy và nâng cao hiệu quả của máy giấy. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng monoeste của axit maleic được điều chế từ polyetylen glycol và anhydrit maleic với trọng lượng phân tử tương đối khác nhau, sau đó trùng hợp với axit acrylic để tạo ra monoeste axit maleic và copolyme axit acrylic. Hiệu ứng khử mực là đáng chú ý.