Běžně používané povrchově aktivní látky jsou většinou nízkomolekulární sloučeniny s molekulovou hmotností stovek. S hloubkovým výzkumem v mnoha horkých oblastech, jako je zvýšená regenerace oleje, nosiče léčiv a řízené uvolňování, biologická simulace, polymerní LB filmy, lékařské polymerní materiály (antikoagulanty), polymerace lotionů atd., požadavky na povrchově aktivní látky stále rostou. diverzifikované a vysoce výkonné a povrchově aktivní polymery se staly středem pozornosti.
Obecně se látky s molekulovou hmotností nad tisíce a povrchovou aktivitou nazývají makromolekulární povrchově aktivní látky. Podobně jako u běžných povrchově aktivních látek neexistuje pro polymerní povrchově aktivní látky žádná standardní klasifikace. Obecně je lze podle klasifikace nízkomolekulárních povrchově aktivních látek a jejich iontových vlastností ve vodě rozdělit na aniontové, kationtové, zwitteriontové a neiontové povrchově aktivní látky. Podle toho, zda se micela tvoří v roztoku, ji lze rozdělit na polymýdlo a ve vodě rozpustný polymerní surfaktant.
Polymýdlo
Naprostá většina polymýdel je nabitá, což je podobné jako u polyelektrolytů. Ve skutečnosti je většina polymýdel produkty hydrofobní modifikace polyelektrolytů, které jsou obecně nerozpustné ve vodě. V současné době byly syntetizovány následující typy polymýdel (ve vzorci R představuje alkyl s dlouhým řetězcem):
Polymerní povrchově aktivní látka rozpustná ve vodě
Polymerní povrchově aktivní látky, které netvoří micely v roztoku, jsou obecně ve vodě rozpustné polymerní povrchově aktivní látky. Podle zdroje jej lze rozdělit na přírodní, polosyntetické a syntetické polymerní povrchově aktivní látky.
Přírodní polymery, jako jsou různé druhy gumy, škrob, mikrobiální fermentační polysacharidy atd.;
Polosyntetické polymery jsou různé polymery získané chemickou modifikací škrobu, celulózy a proteinu, jako je kationtový škrob, methylcelulóza atd.;
Syntetické polymery jsou polymery získané polymerací petrochemicky odvozených polymeračních monomerů, jako jsou deriváty polyakrylamidu, kyselina polyakrylová atd.
Klasifikace polymerních povrchově aktivních látek
Podle jejich iontových vlastností ve vodě je lze rozdělit na aniontové, kationtové, zwitteriontové a neiontové typy.
Aniontová polymerní povrchově aktivní látka
(1) Typické polymery typu karboxylové kyseliny zahrnují kyselinu polyakrylovou a její kopolymer, kyselinu máselnou a její kopolymer, kopolymer kyseliny akrylové a anhydrid kyseliny maleinové a některé jejich saponifikované produkty.
(2) Typické polymery sulfátového typu jsou:
(3) Typ sulfonové kyseliny zahrnuje částečně sulfonovaný polystyren, formaldehydový kondenzát benzensulfonové kyseliny, formaldehydový kondenzát naftalensulfonové kyseliny, sulfonovaný polybutadien atd. Lignosulfonát je také druh povrchově aktivní látky sulfonovaného polymeru. Typické povrchově aktivní látky na bázi polymerů sulfonových kyselin jsou následující:
Kationaktivní polymerní povrchově aktivní látka
(1) Aminové soli nebo polyaminy, jako je polyvinylimin, polyvinylpyrrolidon, polymaleimid a jeho deriváty. Typické polymery jsou:
(2) Kvartérní amoniové soli, jako je kvarternizovaný polyakrylamid, polyvinylpyridiniová sůl, polydimethylamin epichlorhydrin atd. Kvartérní amoniové polymerní povrchově aktivní látky vykazují kladnou elektřinu v kyselém, neutrálním a alkalickém vodném médiu. Mezi reprezentativní produkty patří:
Amfoterní polymerní povrchově aktivní látka
Mezi hlavní odrůdy patří kopolymer kyseliny akrylové, vinylpyridinu, kyselina akrylová, kationtový akrylátový kopolymer, amfoterní polyakrylamid atd., jako například:
Neiontová polymerní povrchově aktivní látka
Mezi hlavní odrůdy patří polyvinylalkohol a jeho částečně esterifikované nebo acetalizované produkty, jako je modifikovaný polyakrylamid, kopolymer maleinanhydridu, polyakrylát, polyether, polyethylenoxid propylenoxid, ve vodě rozpustná fenolová pryskyřice, aminopryskyřice atd.
Struktura a vlastnosti polymerních povrchově aktivních látek
Povrchová aktivita polymerního surfaktantu závisí na makromolekulární morfologii v roztoku a molekulární morfologie úzce souvisí s takovými faktory, jako je amfifilní chemická molekulární struktura polymeru, poměr složení a relativní molekulová hmotnost makromolekuly.
Bloková povrchově aktivní látka
Multiblokové hydrofobní segmenty jsou distribuovány na hlavním řetězci makromolekul. Správná délka hydrofobní hydrofilní sekvence účinně zabrání samovolné asociaci (vytvoření jednomolekulárních micel) nebo intermolekulární asociaci (multimolekulární asociaci) hydrofobních segmentů
Hřebenová povrchově aktivní látka
Hřebenové povrchově aktivní látky mají výhodu snadné přípravy a rozmanitosti. Například povrchově aktivní látka získaná homopolymerizací nebo kopolymerací amfoterních a amfifilních monomerů vykazuje různé chemické struktury větveného řetězce podle různých poloh hydrofobních a hydrofilních skupin.
Vzhledem k tomu, že na rozvětveném řetězci jsou hydrofilní skupiny, které brání agregaci a asociaci segmentů hydrofobního řetězce, dokonce i ve vytvořených micelách, ve srovnání s micelami s obecně vytvořenými těsnými jádry, je vnitřek relativně volný a stále existuje velké množství molekul vody, takže mohou mít vysokou povrchovou aktivitu; Zároveň díky konfiguraci může amfifilní rozvětvený řetězec zabránit asociaci hydrofobního hlavního řetězce složeného z methylenu a methylenu, takže se může podílet na adsorpci rozhraní.
Výzkum ukazuje, že jakýkoli faktor, který zvyšuje tuhost molekulárních řetězců, přispívá k natahování makromolekul v roztoku a může zlepšit povrchovou aktivitu polymerů za předpokladu zachování rozpustnosti.
Aplikace polymerních povrchově aktivních látek
Aplikace ve farmaceutickém průmyslu:
Vzhledem ke své vynikající povrchové aktivitě jsou blokové a roubované polymerní povrchově aktivní látky široce používány ve farmaceutickém průmyslu, jako jsou nosiče léčiv, emulgátory léčiv, disperzní solubilizátory, smáčedla atd. Kromě toho jsou polymerní povrchově aktivní látky také široce používány při analýze léčiv jako fáze přenosové katalyzátory při syntéze léčiv.
Aplikace v ropném průmyslu:
Vyrobená ropa obsahuje tuhý parafín, což vede ke špatné tekutosti ropy a přináší určité potíže při výrobě, skladování, dopravě, zpracování a dalších procesech tohoto druhu vytvrditelného oleje s vysokou viskozitou. Tento problém lze vyřešit přidáním látky snižující bod tuhnutí nebo zlepšovače likvidity ropy. Disperze polymerního povrchově aktivního činidla rozpustného v oleji může dále zlepšit prostředek pro zlepšení tekutosti a zabránit tvorbě srážení parafinu v topném oleji během přepravy a skladování.
Aplikace v textilním tiskařském a barvířském průmyslu:
Polyetherové polymerní povrchově aktivní látky se často používají jako nízkopěnivé detergenty, emulgátory, dispergátory, odpěňovače, antistatická činidla, smáčedla, tiskařská a barvicí činidla atd.; Polyvinylalkohol a další makromolekulární sloučeniny jsou široce používány jako zahušťovadla a ochranné koloidy při přípravě lotion tiskových a pomocných látek pro barvení; Deriváty celulózy, jako je karboxymethylcelulóza, se používají jako detergenty, aby se zabránilo opětovné kontaminaci; Lignosulfonát a fenolický kondenzátsulfonát se používají jako dispergátory nerozpustných barviv.
Aplikace v papírenském průmyslu:
Polymerní povrchově aktivní látka je v posledních letech věnována stále více pozornosti kvůli její jedinečné a důležité roli při zlepšování vlastností papíru a zlepšování účinnosti papírenských strojů. Některé studie ukázaly, že monoestery kyseliny maleinové se připravují z polyethylenglykolu a anhydridu kyseliny maleinové s různými relativními molekulovými hmotnostmi a poté se polymerují s kyselinou akrylovou za vzniku monoesterů kyseliny maleinové a kopolymerů kyseliny akrylové. Efekt odbarvování je pozoruhodný.