Običajno uporabljene površinsko aktivne snovi so večinoma spojine z nizko molekulsko maso z molekulsko maso na stotine. S poglobljenimi raziskavami na številnih vročih področjih, kot so izboljšano pridobivanje nafte, nosilci zdravil in nadzorovano sproščanje, biološka simulacija, polimerni LB filmi, medicinski polimerni materiali (antikoagulanti), polimerizacija losjonov itd., postajajo zahteve za površinsko aktivne snovi vse večje. raznolika in visoko zmogljiva, polimeri površinsko aktivnih snovi pa so postali središče pozornosti.
Na splošno se snovi z molekulsko maso nad tisoč in površinsko aktivnostjo imenujejo makromolekularne površinsko aktivne snovi. Podobno kot pri običajnih površinsko aktivnih snoveh tudi za polimerne površinsko aktivne snovi ni standardne klasifikacije. Na splošno lahko glede na razvrstitev nizkomolekularnih površinsko aktivnih snovi in njihove ionske lastnosti v vodi, te delimo na anionske, kationske, zwitterionske in neionske površinsko aktivne snovi. Glede na to, ali se micel tvori v raztopini, ga lahko razdelimo na polimila in vodotopne polimerne površinsko aktivne snovi.
Polimilo
Velika večina polimil je naelektrenih, kar je podobno kot polielektroliti. Pravzaprav je večina polimila produkt hidrofobne modifikacije polielektrolitov, ki so na splošno netopni v vodi. Trenutno so bile sintetizirane naslednje vrste polisamila (v formuli R predstavlja dolgoverižni alkil):
Vodotopna polimerna površinsko aktivna snov
Polimerne površinsko aktivne snovi, ki v raztopini ne tvorijo micelov, so na splošno vodotopne polimerne površinsko aktivne snovi. Glede na izvor ga lahko razdelimo na naravne, polsintetične in sintetične polimerne površinsko aktivne snovi.
Naravni polimeri, kot so različne vrste gumijev, škrob, polisaharidi mikrobne fermentacije itd.;
Polsintetični polimeri so različni polimeri, pridobljeni s kemično modifikacijo škroba, celuloze in beljakovin, kot so kationski škrob, metilceluloza itd.;
Sintetični polimeri so polimeri, pridobljeni s polimerizacijo petrokemičnih polimerizacijskih monomerov, kot so poliakrilamidni derivati, poliakrilna kislina itd.
Razvrstitev polimernih površinsko aktivnih snovi
Glede na njihove ionske lastnosti v vodi jih lahko razdelimo na anionske, kationske, zwitterionske in neionske.
Anionsko polimerno površinsko aktivno sredstvo
(1) Tipični polimeri tipa karboksilne kisline vključujejo poliakrilno kislino in njen kopolimer, masleno kislino in njen kopolimer, kopolimer anhidrida maleinske kisline akrilne kisline in nekatere njihove umiljene produkte.
(2) Tipični polimeri sulfatnega tipa so:
(3) Tip sulfonske kisline vključuje delno sulfoniran polistiren, kondenzat formaldehida benzensulfonske kisline, kondenzat formaldehida naftalensulfonske kisline, sulfoniran polibutadien itd. Lignosulfonat je tudi nekakšna sulfonirana polimerna površinsko aktivna snov. Tipične polimerne površinsko aktivne snovi sulfonske kisline so naslednje:
Kationsko polimerno površinsko aktivno sredstvo
(1) Aminske soli ali poliamini, kot so polivinilimin, polivinilpirolidon, polimaleimid in njegovi derivati. Tipični polimeri so:
(2) Kvarterne amonijeve soli, kot so kvaternizirani poliakrilamid, polivinilpiridinijeva sol, polidimetilamin epiklorohidrin itd. Kvartarne amonijeve polimerne površinsko aktivne snovi kažejo pozitivno elektriko v kislem, nevtralnem in alkalnem vodnem mediju. Reprezentativni izdelki vključujejo:
Amfoterna polimerna površinsko aktivna snov
Glavne sorte vključujejo kopolimer vinil piridina akrilne kisline, kopolimer akrilne kisline, kationski akrilatni kopolimer, amfoterni poliakrilamid itd., kot so:
Neionsko polimerno površinsko aktivno sredstvo
Glavne sorte vključujejo polivinil alkohol in njegove delno zaestrene ali acetalizirane produkte, kot so modificirani poliakrilamid, kopolimer anhidrida maleinske kisline, poliakrilat, polieter, polietilen oksid, propilen oksid, vodotopna fenolna smola, amino smola itd.
Struktura in lastnosti polimernih površinsko aktivnih snovi
Površinska aktivnost polimernega površinsko aktivnega sredstva je odvisna od makromolekularne morfologije v raztopini, molekularna morfologija pa je tesno povezana z dejavniki, kot so amfifilna kemična molekularna struktura polimera, razmerje sestave in relativna molekulska masa makromolekule.
Blokirajte površinsko aktivno snov
Večblokovni hidrofobni segmenti so razporejeni po glavni verigi makromolekul. Ustrezna dolžina hidrofobnega hidrofilnega zaporedja bo učinkovito preprečila samoasociacijo (tvorbo enomolekularnih micel) ali medmolekularno asociacijo (večmolekularno asociacijo) hidrofobnih segmentov
Česalna površinsko aktivna snov
Česalne površinsko aktivne snovi imajo prednosti enostavne priprave in raznolikosti. Na primer, površinsko aktivna snov, pridobljena s homopolimerizacijo ali kopolimerizacijo amfoternih in amfifilnih monomerov, kaže različne kemijske strukture razvejane verige glede na različne položaje hidrofobnih in hidrofilnih skupin
Ker so na razvejani verigi hidrofilne skupine, ki ovirajo agregacijo in povezovanje segmentov hidrofobne verige, tudi v ustvarjenih micelah, je notranjost v primerjavi z miceli s splošno oblikovanimi tesnimi jedri relativno ohlapna in še vedno obstaja veliko število vodnih molekul, zato imajo lahko visoko površinsko aktivnost; Hkrati lahko amfifilna razvejana veriga zaradi konfiguracije prepreči povezavo hidrofobne glavne verige, sestavljene iz metilena in metilena, tako da lahko sodeluje pri adsorpciji vmesnika.
Raziskava kaže, da je vsak dejavnik, ki poveča togost molekulskih verig, ugoden za raztezanje makromolekul v raztopini in lahko izboljša površinsko aktivnost polimerov ob predpostavki ohranjanja topnosti.
Uporaba polimernih površinsko aktivnih snovi
Uporaba v farmacevtski industriji:
Zaradi svoje odlične površinske aktivnosti se površinsko aktivne snovi v blokih in cepljenih polimerih pogosto uporabljajo v farmacevtski industriji, kot so nosilci zdravil, emulgatorji zdravil, solubilizatorji disperzij, vlažilna sredstva itd. Poleg tega se polimerne površinsko aktivne snovi pogosto uporabljajo tudi v analizi zdravil kot faze katalizatorji prenosa v sintezi zdravil.
Uporaba v naftni industriji:
Proizvedena surova nafta vsebuje trden parafin, kar vodi do slabe fluidnosti surove nafte in prinaša določene težave pri proizvodnji, skladiščenju, transportu, predelavi in drugih procesih te vrste utrjevalnega visoko viskoznega olja. To težavo je mogoče rešiti z dodajanjem sredstva za znižanje litja ali sredstva za izboljšanje likvidnosti surove nafte. Disperznost polimernega površinsko aktivnega sredstva, topnega v olju, lahko dodatno izboljša sredstvo za izboljšanje pretoka in prepreči nastajanje obarjanja parafina v kurilnem olju med prevozom in skladiščenjem.
Uporaba v industriji tiskanja in barvanja tekstila:
Polieter polimerne površinsko aktivne snovi se pogosto uporabljajo kot detergenti z malo penjenja, emulgatorji, dispergatorji, sredstva proti penjenju, antistatična sredstva, vlažilna sredstva, sredstva za tiskanje in barvanje itd.; Polivinilalkohol in druge makromolekularne spojine se pogosto uporabljajo kot zgoščevalci in zaščitni koloidi pri pripravi losjonov za tiskanje in barvanje; Derivati celuloze, kot je karboksimetil celuloza, se uporabljajo kot detergenti za preprečevanje ponovne kontaminacije; Lignosulfonat in fenolni kondenzat sulfonat se uporabljata kot dispergatorji netopnih barvil.
Uporaba v papirni industriji:
Polimernemu površinsko aktivnemu sredstvu se v zadnjih letih posveča vse več pozornosti zaradi njegove edinstvene in pomembne vloge pri izboljšanju lastnosti papirja in učinkovitosti papirnega stroja. Nekatere študije so pokazale, da so monoestri maleinske kisline pripravljeni iz polietilenglikola in anhidrida maleinske kisline z različnimi relativnimi molekulskimi masami in nato polimerizirani z akrilno kislino, da nastanejo monoestri maleinske kisline in kopolimeri akrilne kisline. Učinek deinkinga je izjemen.