基本介紹
- 中文名：聚合物表面活性劑
- 外文名：polymer surfactant
- 分類：天然和合成聚合物表面活性劑
- 學科分類：化學
產品介紹,分類,
產品介紹
聚合物表面活性劑是由大量既含親水基又含疏水基的結構單元自身反覆重複所組成，可分為天然和合成聚合物表面活性劑兩大系列。因其結構獨特，親水基及疏水基大小、位置等可調，既可製得低分子表面活性劑，又可製得高分子表面活性劑，從而具有一系列獨特性能，如優良的分散、乳化、絮凝、低泡、穩定等作用，成為一類很有實用價值和發展前途的表面活性劑。聚合物表面活性劑無毒或低毒，合成、改性容易，其品種和性能在不斷發展之中。
天然聚合物表面活性劑的製備可由碳水化合物或糖類等直接獲得或經衍生及接枝共聚而得。合成聚合物表面活性劑的製備一般視反應單體不同，可以先引入親水基，再進行單體聚合；也可以先聚合，再引入親水基；也可以是二者交替。其親水基的引入同普通表面活性劑的製備一樣，主要單元反應有硫酸化、磺化、烷氧基化、醯胺化、磷酸化、季胺化等，由此合成出陰離子、非離子、陽離子及兩性表面活性劑。
縮合聚合、加聚反應和開環聚合是聚合物單體相連的最基本反應，視單體和需合成聚合物表面活性劑性能、分子量不同，由上述基本反應又可以衍生出許多方法，如齊聚是正在開發的很有前途的方法，由齊聚製備的低分子量聚合物表面活性劑兼有高分子和低分子表面活性劑兩者的性能，特別適合作分散劑和乳化劑。此外，接枝共聚也是近年研究較多很有發展前途的方法，利用接枝共聚可以使聚合物表面活性劑獲得更為獨特的功能，例如Hughes將含羧基的單體如丙烯酸、衣康酸及任意共聚物單體接枝到母體如聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚或篦麻油乙氧基化物上，所得聚合物表面活性劑生物降解性好，可用於衣物洗滌劑和餐具清洗劑及作為助洗劑、抗再沉積劑等。
分類
羧酸鹽型聚合物表面活性劑
羧酸鹽型聚合物表面活性劑是這類表面活性劑中套用最廣的一類，已在許多工業領域獲得套用，其合成主要以丙烯酸及丁烯二酸為原料。丙烯酸可以單獨聚合，也可以與苯乙烯、乙烯、異丁烯、烷基取代的環狀亞胺醚、環狀磷化合物以及其它一些含氮、含氧的雜環化合物共聚。
丙烯酸多在溶液中按自由基方式聚合。所用溶劑有水、二甲苯、甲苯等。只有不離解的丙烯酸才能進行聚合反應，所以只有當pH在3.5以下時才能聚合，聚合溫度一般為40~60℃。當pH=6時，丙烯酸開始解離，其聚合速度幾乎等於零。
以糖為親水基的聚合物表面活性劑
這是近年來廣泛研究的一個課題。各種低聚糖、複合糖不僅是生命的能源，也是細胞的建築材料之一，此外，還有調節新陳代謝的作用，存在於細胞膜中的低聚糖和複合糖還起細胞間的相互識別作用。其中研究較多的是以聚苯乙烯為親油基，在側鏈上引入麥芽糖、葡萄糖等糖類親水基的聚合物表面活性劑，它們既能溶於水又能溶於有機溶劑，在水中能形成膠束，能使一些與糖類結合著的卵磷脂凝聚，能夠吸收溶在水中的有機顏料。其合成方法如下：將麥芽糖在甲醇中於40℃下用碘酸鉀氧化，得到白色結晶的麥芽糖甲鹽，收率為80%，將生成物用陽離子交換樹脂IR-120B（H+）交換成酸型，然後濃縮甲醇溶液，得到脫水麥芽糖-1，5內酯，將製得的內酯與對乙烯苯甲胺在甲醇中回流12min，即得N-對乙烯基苯甲基麥芽糖醯胺。最後再以偶氮二異丁腈AIBN為引發劑，在二甲基亞碸（DMSO）中於60℃下聚合，得非離子型聚合物表面活性劑聚N-對乙烯基苯甲基麥芽糖醯胺，結構如圖。
β-環糊精衍生的筒狀低聚陰離子表面活性劑
這是一類由日本新開發的由天然環糊精衍生的低聚物表面活性劑。由於環糊精是由D-吡喃葡萄糖以α-1，4糖苷鍵結合形成的環狀低聚物，具有空筒狀結構，筒內為空的疏水性環境，當在活性羥基上引入親水基或疏水基時，所形成的表面活性劑不僅表面活性高而且具有獨特的包合作用，因而非常引人注目。該類表面活性劑對浮選工業及分離工業廢水中有害金屬或從膠體狀態的混濁液中回收有用金屬非常重要。
有機矽改性聚乙烯醇型聚合物表面活性劑
聚乙烯醇是一種水溶性聚合物表面活性劑，具有好的分散作用、乳化作用及保護膠體作用。其缺點是表面活性不高，極易吸水，用它製成的塑膠製品，常因水分而膨脹變形，為克服這一缺點，最近日本在聚乙烯醇的分子鏈中引入表面活性高、防水能力大的有機矽化合物，提高了聚乙烯醇的表面活性和防水能力，其方法之一是將聚乙烯醇與聚二甲基矽氧烷進行接枝共聚，工藝如下：以環狀三聚體二甲基矽氧烷為原料，以正丁基鋰為引發劑，在四氫呋喃中進行陰離子活性鏈聚合，最後加入1，1-二甲基乙烯基氯化矽烷為終止劑，使之形成末端具有乙烯基的二甲基矽氧烷，再用偶氮二異丁腈AIBN為引發劑，使具有乙烯基的二甲基矽氧烷與醋酸乙烯酯共聚合，得到聚醋酸乙烯與聚矽氧烷的接枝共聚合體。用石油醚將共聚合體洗淨，精製，共聚合體中矽氧烷含量由H-NMR測定。最後將接枝共聚體用NaOH水溶液皂化，即得聚乙烯醇與聚二甲基矽氧烷的接枝共聚體。接枝共聚體中矽氧烷的含量隨反應性二甲基矽氧烷進料比的增加而增加，隨著共聚體中矽氧烷含量的增加，共聚體逐漸由水溶性變為油溶性，當其含量達20%時，具有好的防水效果，這類共聚體是一種十分優異的乳化劑和分散劑。
