Често използваните повърхностноактивни вещества са предимно нискомолекулни съединения с молекулни тегла от стотици. Със задълбочените изследвания в много горещи области, като подобрено възстановяване на нефт, носители на лекарства и контролирано освобождаване, биологична симулация, полимерни LB филми, медицински полимерни материали (антикоагуланти), полимеризация на лосиони и т.н., изискванията за повърхностноактивни вещества стават все по-големи разнообразни и високопроизводителни, а повърхностноактивните полимери се превърнаха в центъра на вниманието.
Обикновено веществата с молекулно тегло над хиляди и повърхностна активност се наричат макромолекулни повърхностноактивни вещества. Подобно на обикновените повърхностноактивни вещества, няма стандартна класификация за полимерни повърхностноактивни вещества. Най-общо, според класификацията на нискомолекулните повърхностноактивни вещества и техните йонни свойства във вода, те могат да бъдат разделени на анионни, катионни, цвитерйонни и нейонни повърхностноактивни вещества. Според това дали мицелът се образува в разтвор, той може да бъде разделен на полисапун и водоразтворим полимерен повърхностноактивен агент.
Полисапун
По-голямата част от полисапуните са заредени, което е подобно на полиелектролитите. Всъщност повечето полисапуни са продукти на хидрофобна модификация на полиелектролити, които обикновено са неразтворими във вода. Понастоящем са синтезирани следните видове полисапуни (във формулата R представлява алкил с дълга верига):
Водоразтворим полимер повърхностно активно вещество
Полимерните повърхностноактивни вещества, които не образуват мицели в разтвор, обикновено са водоразтворими полимерни повърхностноактивни вещества. Според източника си той може да бъде разделен на естествени, полусинтетични и синтетични полимерни повърхностно активни вещества.
Естествени полимери, като различни видове гума, нишесте, полизахариди от микробна ферментация и др.;
Полусинтетичните полимери са различни полимери, получени чрез химическа модификация на нишесте, целулоза и протеин, като катионно нишесте, метилцелулоза и др.;
Синтетичните полимери са полимери, получени чрез полимеризация на нефтохимически производни полимеризационни мономери, като полиакриламидни производни, полиакрилова киселина и др.
Класификация на полимерните ПАВ
Според техните йонни свойства във вода, те могат да бъдат разделени на анионни, катионни, цвитерионни и нейонни видове.
Анионно полимерно повърхностно активно вещество
(1) Типичните полимери на карбоксилна киселина включват полиакрилова киселина и нейния съполимер, маслена киселина и нейния съполимер, съполимер на малеинов анхидрид на акрилова киселина и някои от техните осапунени продукти.
(2) Типичните полимери от сулфатен тип са:
(3) Типът сулфонова киселина включва частично сулфониран полистирол, формалдехиден кондензат на бензенсулфонова киселина, формалдехиден кондензат на нафталенсулфонова киселина, сулфониран полибутадиен и др. Лигносулфонатът също е вид сулфонирано полимерно повърхностно активно вещество. Типичните полимерни повърхностно активни вещества на сулфонова киселина са както следва:
Катионно полимерно повърхностно активно вещество
(1) Аминни соли или полиамини като поливинилимин, поливинилпиролидон, полималеимид и неговите производни. Типичните полимери са:
(2) Кватернерни амониеви соли като кватернизиран полиакриламид, поливинилпиридиниева сол, полидиметиламин епихлорохидрин и др. Кватернерните амониеви полимерни повърхностноактивни вещества показват положително електричество в кисела, неутрална и алкална водна среда. Представителните продукти включват:
Амфотерно полимерно повърхностно активно вещество
Основните разновидности включват съполимер на винил пиридин на акрилова киселина, акрилова киселина, катионен акрилатен съполимер, амфотерен полиакриламид и др., като например:
Нейонно полимерно повърхностно активно вещество
Основните разновидности включват поливинилов алкохол и неговите частично естерифицирани или ацетализирани продукти, като модифициран полиакриламид, съполимер на малеинов анхидрид, полиакрилат, полиетер, полиетилен оксид, пропилей оксид, водоразтворима фенолна смола, амино смола и др.
Структура и свойства на полимерни ПАВ
Повърхностната активност на полимерното повърхностноактивно вещество зависи от макромолекулната морфология в разтвора, а молекулярната морфология е тясно свързана с такива фактори като амфифилната химическа молекулна структура на полимера, съотношението на състава и относителното молекулно тегло на макромолекулата.
Блокирайте ПАВ
Многоблоковите хидрофобни сегменти са разпределени върху основната верига от макромолекули. Правилната дължина на хидрофобната хидрофилна последователност ефективно ще предотврати самоасоциирането (образуване на единични молекулни мицели) или междумолекулното свързване (мултимолекулно свързване) на хидрофобни сегменти
Гребен сърфактант
Повърхностно активните вещества за гребен имат предимствата на лесно приготвяне и разнообразие. Например, повърхностно активното вещество, получено чрез хомополимеризация или съполимеризация на амфотерни и амфифилни мономери, показва различни химически структури на разклонената верига според различните позиции на хидрофобни и хидрофилни групи
Тъй като има хидрофилни групи на разклонената верига, които възпрепятстват агрегацията и асоциирането на хидрофобни верижни сегменти, дори в генерираните мицели, в сравнение с мицелите с обикновено образувани стегнати ядра, вътрешността е относително хлабава и все още има голям брой на водни молекули, така че те могат да имат висока повърхностна активност; В същото време, поради конфигурацията, амфифилната разклонена верига може да предотврати свързването на хидрофобната основна верига, съставена от метилен и метилен, така че да може да участва в адсорбцията на интерфейса.
Изследването показва, че всеки фактор, който увеличава твърдостта на молекулните вериги, е благоприятен за разтягане на макромолекулите в разтвора и може да подобри повърхностната активност на полимерите при предпоставката за поддържане на разтворимостта.
Приложение на полимерни повърхностно активни вещества
Приложение във фармацевтичната индустрия:
Поради отличната си повърхностна активност блоковите и присадените полимерни повърхностно активни вещества са широко използвани във фармацевтичната индустрия, като носители на лекарства, лекарствени емулгатори, разтворители на дисперсии, омокрящи агенти и др. В допълнение, полимерните повърхностноактивни вещества също се използват широко в анализа на лекарства като фаза трансферни катализатори в синтеза на лекарства.
Приложение в петролната промишленост:
Произведеният суров нефт съдържа твърд парафин, което води до лоша течливост на суровия нефт и създава определени трудности при производството, съхранението, транспортирането, обработката и други процеси на този вид възстановяващо се масло с висок вискозитет. Този проблем може да бъде решен чрез добавяне на депресант на точката на течливост или подобрител на ликвидността на суровия петрол. Дисперсността на маслоразтворимото полимерно повърхностноактивно вещество може допълнително да подобри подобрителя на потока и да предотврати образуването на утаяване на парафин в мазута по време на транспортиране и съхранение.
Приложение в индустрията за печат и боядисване на текстил:
Полиетерните полимерни повърхностноактивни вещества често се използват като детергенти с ниска пяна, емулгатори, диспергатори, пеногасители, антистатични агенти, омокрящи агенти, печатащи и боядисващи агенти и т.н.; Поливинил алкохол и други макромолекулни съединения се използват широко като сгъстители и защитни колоиди при приготвянето на лосиони за печат и помощни средства за боядисване; Производни на целулоза като карбоксиметилцелулоза се използват като детергенти за предотвратяване на повторно замърсяване; Лигносулфонат и фенолен кондензат сулфонат се използват като диспергатори на неразтворими багрила.
Приложение в хартиената промишленост:
Полимерното повърхностноактивно вещество се обръща все повече и повече внимание през последните години поради неговата уникална и важна роля за подобряване на свойствата на хартията и подобряване на ефективността на хартиената машина. Някои изследвания показват, че моноестери на малеинова киселина се приготвят от полиетилен гликол и малеинов анхидрид с различни относителни молекулни тегла и след това се полимеризират с акрилова киселина за генериране на моноестери на малеинова киселина и съполимери на акрилова киселина. Ефектът от обезмастиляване е забележителен.