1、功能高分子材料課程報告題目 高分子表面活性劑的研究進展專學業生授 課報告日期高分子表面活性劑的研究進展摘要：高分子表面活性劑具有許多低分子所沒有的優良特性，在很多工業領域中都得到了應用。 本文主要介紹了各類高分子表面活性劑，綜述了目前的 3 種先進的合成方法及其在各種工業領域中的應用；最后指明了未來高分子表面活性劑的發展趨勢。關鍵詞：高分子表面活性劑，表面張力，Abstract：Polymetric surfatants are superior to small-molecule surfatants due to some unique characteristics，applied in

2、 lots of industrial fields. This paper mainly introduced the species and application of polymetric surfatants，then summarized 3 advanced met hods of synthesis. Finally，the trend of development was talked about.Key word: polymetric surfatants，Surface tension一、引言分子中具有親水基與疏水基，能富集（吸附）于表面，使界面性質發生顯著改變并出現界

3、面活性的物質稱為表面活性劑， 目前使用的表面活性劑多為分子量在幾百的低分子表面活性劑， 隨著各個工業領域的拓展， 特別是石油化工的高速發展，要求表面活性劑多樣化和高性能化， 出現了許多低分子表面活性劑無法解決的問題。通常將分子量在 103 以上表面活性劑稱為高分子表面活性劑， 有時也叫雙親性聚合物。 1950 年 Stauss合成第一種高分子表面活性劑 聚 1十二烷4乙烯吡啶溴化物并命名為聚皂； 1954 年美國 Wyandotte 公司發表了第一種商品化高分子表面活性劑的報道。 以后，各種合成高分子表面活性劑相繼開發并應用于石油開采、涂料工業、日用化學、醫藥等領域 1。高分子表面活性劑由于分

4、子量高， 它具有低分子表面活性劑所沒有的一些特性，如良好的分散力、凝聚力、穩泡力、乳化和增稠力；毒性小，有良好的保護膠體和增溶能力， 優良的成膜性及粘附性能， 在各個工業部門被廣泛用作膠乳穩定劑、增稠劑、破乳劑、防垢劑、分散劑、乳化劑和絮凝劑等，其中的許多應用是低分子表面活性劑難以替代的。二、高分子表面活性劑的種類在實際應用中， 高分子表面活性劑的數量十分龐大。但按來源分類可分為三類：天然高分子表面活性劑和合成高分子表面活性劑，前者包括改性高分子表面活性劑。此外按離子分類，可分為陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型四種高分子表面活性劑 2。下面主要介紹這四種活性劑。2.1陰離子型高分子表面活性

5、劑陰離子型高分子表面活性劑包括羧酸型、 磺酸型、硫酸酯型和磷酸酯型。如：聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素羧基改性聚丙烯酰胺高分子表面活性劑就屬于羧酸型。縮合萘基苯磺酸鹽、 木質素磺酸鹽、 聚苯乙烯磺酸鹽高分子表面活性劑就屬于磺酸型。2.2陽離子型高分子表面活性劑陽離子型高分子表面活性劑包括胺型和季銨鹽型。 如：氨基烷基丙烯酸酯共聚物、改性聚乙撐亞胺高分子表面活性劑就屬于胺型， 含季銨鹽基的丙烯酰胺共聚物、聚乙烯基芐基三甲胺鹽高分子表面活性劑就屬于季銨鹽型。2.3 非離子型高分子表面活性劑非離子型高分子表面活性劑包括聚乙烯醇類 (PVA )、聚醚類、纖維素類、聚酯類和糖基類等。近年來，合成糖基為親水基的

6、高分子表面活性劑被廣泛研究。因為它們取自天然的可再生資源， 與環境兼容性好， 對皮膚溫和， 具有良好的起泡力，可在個人護理用品、 家用洗滌劑和餐洗劑中用作輔助表面活性劑。 糖基類高分子表面活性劑大體分為糖基位于側鏈和糖基位于主鏈兩種。 如以聚苯乙烯為親油基在側鏈引八麥芽糖、 葡萄糖等糖類親水基， 所得高分子表面活性劑既溶于水又溶于有機溶劑，在水中能形成膠束，能使與一些糖類結合著的卵磷脂凝聚，能吸收溶在水中的有機顏料。2.4 兩性高分子表面活性劑兩親性高分子表面活性劑有氨基酸型和甜菜堿型， 也有通過復配而制得的兩性高分子表面活性劑。 表面活性劑的復配技術已廣泛用于化妝品、 洗滌、制藥等行業中。兩

7、種或多種具有協同效應的表面活性劑復配， 常常會帶來單一品種表面活性劑所不具有的某些特性。三、高分子表面活性劑的合成3.1由表面活性單體制備高分子表面活性劑表面活性劑單體一般由可聚合的反應基團 (雙鍵、三鍵、胺基、羥基、環氧基等 )、親水基團 (鏈段 )及親油基團 (鏈段 )組成，含有重復單元的兩親性表面活性劑單體即為表面活性大單體。 很多離子型高分子表面活性劑可溶于水或鹽中， 有較好的表面活性和增溶乳化作用，兩性離子單體還可用于無皂乳液聚合等3。典型的非離子型表面活性單體有甲基丙烯酸聚氧化乙烯醋、聚氧化乙烯基苯乙烯。這類單體與甲基丙烯酸低碳醇醋、苯乙烯的共聚物質量分數為 1%水溶液的表面張力為

8、 63-65N/ m(25)， CMC(臨界膠團濃度 )為 10-15mol/L，丙烯酸胺、丙烯酸聚氧化乙烯醋大單體與第三種單體共聚得到的高分子表面活性劑， 與低分子表面活性劑相近，但具有高粘度及其他特點。3.2由親水 / 疏水性單體共聚制備高分子表面活性劑采用陰離子聚合或開環聚合法可得到含親水 / 疏水鏈段的嵌段型高分子表面活性劑。親水鏈段可以是聚氧乙烯、聚乙烯亞胺等；疏水鏈段有聚氧丙烯、聚氧丁烯、聚苯乙烯、聚硅氧烷等。此類共聚物具有良好的乳化性能，但高分子量的兩嵌段或三嵌段共聚物降低表面 (界面 )張力的能力十分有限，其原因可能是大分子疏水鏈段在水溶液中易締合， 可形成以親水鏈段為外殼、

9、疏水鏈段為脫水內核的膠束，致使疏水鏈段不能在界面形成有效的覆蓋。多嵌段共聚物如氧乙烯 -氧丙烯多嵌段共聚物 (商品 Pluronics)，其疏水性氧丙烯鏈段為親水性氧乙烯鏈段所間隔而分布于整個分子鏈上， 不易形成締合，增大了大分子鏈向界面遷移的能力，呈現較高的表面活性。氧乙烯 -硅氧烷嵌段共聚物是一個例外，其 0.1%水溶液的表面張力最低達 20.4 mN/m(20 )，表面活性優于低分子表面活性劑 3。3.3由大分子化學反應制備高分子表面活性劑在高分子化合物中引入親水或疏水基團以修正其親水一疏水性， 可得到各類型的高分子表面活性劑。 聚丁二烯、聚乙戊二烯通過三氧化硫磺化反應可得到相4對分子質

10、量為 (1.06.6) l0×的水溶性高分子表面活性劑， 質量分數為 0.50%的水溶液表面張力為 38mN/m(20)。烷基酚與甲醛縮合物再與氧乙烯反應制得的高分子表面活性劑， CMC下的表面張力為 23mN/m(52 )。將對烷基酚與甲醛縮合所得的線性高分子與環氧乙烷加成， 得到水溶性非離子表面活性劑， 將該非離子表面活性劑硫酸化， 可得到陰離子型高分子表面活性劑。 聚丁二烯、 聚異戊二烯通過三氧化硫磺化反應， 可得到陰離子型高分子表面活性劑。 聚乙烯吡啶季銨化后可得到陽離子型高分子表面活性劑。四、高分子表面活性劑的應用4.1高分子表面活性劑在造紙方面的應用高分子表面活性劑由于具

11、有很好的分散、絮凝、增溶、乳化穩泡、增稠、成膜和黏附等作用， 在改進紙張性能， 提高造紙機效率等方面有著非常獨特的重要作用。近年來越來越受到造紙工作者的重視。高分子表面活性劑可作為松香乳化劑如硬脂酸聚氧乙烯酯，丙烯酸二乙胺基酯 / 丙烯酰胺共聚物、二甲胺基甲基丙烯酰胺 / 丙烯酸共聚物等，對于松香有很好的分散效果。乳液型的丙烯酸酯類單體的共聚物作為乳化劑亦有理想的分散效果。有些陽離子表面活性劑本身也是施膠劑， 如陽離子聚酰胺環氧氯丙烷等。 高分子表面活性劑還可作為漿內施膠劑、 表面施膠劑、涂布顏料分散劑、廢紙脫墨助劑、助留助濾劑、樹脂控制劑、廢水絮凝劑、抗油抗水劑、紙張柔軟劑、造紙消泡劑和污垢

12、分散劑應用于造紙工業。 也可用作紙張助留劑、 助游劑，能極大地提高成品紙質量，節約成本，提高造紙廠的生產能力 4。4.2高分子表面活性劑在制藥方面的應用高分子表面活性劑作為藥物制劑輔料，在傳統劑型 (如片劑、乳劑、液體制劑等 )和新劑型 (膜劑、脂質體、微球泵片、滴丸共沉物 )中均有廣泛的應用。高分子表面活性劑的特殊性質， 使其在各類藥物中能夠同時發揮潤濕、 乳化、增溶等作用，同時又根據劑型的不同， 其作用各有側重。 如高分子表面活性劑作為助懸劑，是保持混懸劑物理穩定性的重要輔料之一， 它在兩相界面形成溶劑化膜和相同電荷，使混懸劑微粒穩定， 同時它還能降低分散相和溶劑間的界面張力， 以利于疏水

13、性藥物潤濕和分散。如以羥丙基甲基纖維素 (HPMC) 為助懸劑制備布洛芬混懸劑，經 Hakke黏度測定儀測定為假塑性流體其藥物含量穩定 5。4.3高分子表面活性劑在采油方面的應用高分子表面活性劑是一類可用于石油開采的新材料。 利用高分子表面活性劑既有增粘能力， 又能降低油水界面張力的特性， 提高波及系數與驅油效率， 解決聚合物表面活性劑復合驅體系的色譜分離效應問題。 國外已有類似共聚物的報道，但分子量不高， 增粘能力不強。 實驗室已開展的大量研究工作表明， 高分子表面活性劑可使油水界面張力降至 102mN/m，有5種高分子表面活性劑的復合體系能使油水界面張力降至 10 3mN/m的超低值。為了

14、能將這種具有自主知識產權的新材料盡快推向工業應用，需要進一步投入力量進行研究和開發6。五、總結隨著材料工業的發展， 對高分子表面活性劑的需求必將日趨旺盛， 人們對高分子表面活性劑的研究也在不斷深人， 開發新的品種和新的合成方法也是當前研究的熱點。盡管在解決高分子表面活性劑同時具有高摩爾質量和高表面活性的問題上已有一定進展， 但由于對結構和性能的關系認識不夠， 涉及物理化學性質的大分子水溶液體系又非常復雜，溶液性質的研究皆采用非水體系或摩爾質量低于 1× 104的大分子表面活性劑水溶液體系， 到目前為止具有超高分子量和高表面活性的高分子表面活性劑這一領域的研究仍然進展緩慢。 因此研究其

15、結構與性能的關系，重視新型高分子表面活性劑的研究與開發，合成高摩爾質量 (高赫度 )、高表面活性的兩親高分子化合物，具有重要的理論和應用價值。參考文獻1 陳永春 , 易昌風 , 程時遠 , et al. 高分子表面活性劑的研究現狀 J. 日用化學工業 , 1997, (05): 25-28.2 韓利娟 , 陳洪 , 蔣珍菊 , et al. 高分子表面活性劑的研究現狀 J. 西南石油學院學報 , 2003, (04): 62-65+1.3 金勇 , 董陽 , 魏德卿 . 高分子表面活性劑的合成 J. 化學進展 , 2005, (01):151-156.4 張光華 , 顧玲 , 盧鳳紀 . 高分子表面活性劑的特性及其在造紙工業中的應用J. 日用化學工業 , 2003, (01): 25-28.5 王翔 , 代加林 , 楊夢 . 高分子表面活性劑的發展及應用現狀J. 塑料工業 ,2007, (S1): 22-24+35.6 徐堅 . 高分子表面活性劑研究進展J. 油田化學 , 1997, (03): 95-99.書是我們時代的生命 別林斯基書籍是巨大的力量 列寧書是人類進步的階梯 高爾基書籍是人類知識的