高分子表面活性剂.docx

表面活性剂

分子中具有亲水基与疏水基，能富集（吸附）于界面，使界面性质发生显著改变而表现出界面活性的物质称为表面活性剂。

常用的表面活性剂多为分子量为数百的低分子量化合物。随着诸多热点领域，如强化采油（enhancedoilrecovery）[1]、药物载体与控制释放、生物模拟、聚合物LB膜、医用高分子材料（抗凝血）以及乳液聚合等的深入研究，对表面活性剂的要求趋于多样化和高性能化。而在众多的新型结构的表面活性剂中，具有表面活性的高分子化合物现已成为人们关注的焦点，对其进行的研究开发如火如荼。

高分子表面活性剂[1-3]

一般来说，将分子量在数千以上且具有表面活性的物质称为高分子表面活性剂[4-9]。最早使用的高分子表面活性剂有纤维素及其衍生物，以及作为胶体保护剂使用的天然海藻酸钠和各种淀粉。1951年Strauss首次合成了高分子表面活性剂

—聚十二烷基4-乙烯吡啶溴化物，并将其命名为聚皂（ploysoap）；随后1954年

美国Wyandotte公司报道了非离子型高分子表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物的合成，并将其进行了工业化生产（商品名为Pluronics），其中分子量为8.1×103的Pluronic104在重量百分比浓度为0.1％时可使溶液的表面张力降至

Mn·m-1。与低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂具有以下特点[5]：

具有较高的分子量，渗透能力差，可形成单分子胶束或多分子胶束；

溶液粘度高，成膜性好；

具有很好的分散、乳化、增稠、稳定以及絮凝等性能，起泡性差，常作消泡剂；

大多数高分子表面活性剂是低毒或无毒的，具有环境友好性；

降低表面张力和界面张力的能力较弱，且表面活性随分子量的升高急剧下降，当疏水基上引入氟烷基或硅烷基时其降低表面张力的能力显著增强。

在众多的高分子表面活性剂中，水溶性高分子表面活性剂由于具有水溶性近年来发展十分迅速。

水溶性高分子表面活性剂[10-13]

水溶性高分子表面活性剂可以溶于水，具有极强的亲水性。一般水溶性高分子表面活性剂都含有很强的亲水基，可以分子状态分散于水中；但当介质极性降低或分子中疏水基团变长时，则会形成胶束。

但通常的高分子溶解过程比较缓慢。小分子化合物在很短时间内可溶解于溶剂中，而高分子的溶解则需要较长时间。一般来说，高分子的溶解分为溶胀与溶解两个阶段。高分子聚合物由于形态和聚集态不同，其溶解过程也就具有不同的特点。只有线型或略带支链的聚合物才可被适当的溶剂所溶解，轻度交联的网型聚合物则只能被溶胀而不能被溶解。水溶性高分子表面活性剂在相对分子质量提高时，粘度增大，分子运动阻力变大。扩散速度减慢，溶解时间很长[12]。目前在水溶性高分子表面活性剂的研究领域中，对聚电解质的研究十分广泛，尤其对具有两性基团的高分子的研究显示出十分大的热情。

两性聚电解质

两性聚电解质（ampholyticpolyelectrolyte）或聚两性电解质（polyampholyte）通常是指大分子链上同时带有阴、阳离子基团的高分子[14]。这类高分子性质较为独特，静电相互作用既可为排斥力，也可为吸引力，取决于分子链中阴、阳离子基团的相对数目和溶液的pH值，在溶液性质方面具有明显的反聚电解质效应。目前两性聚合物在水处理方面主要用作絮凝剂、污泥脱水剂、混凝剂、吸附剂及金属离子螯合剂等。

两性聚电解质由于结构上的特殊性，其性质与普通聚电解质截然不同，表现出以下特性[15]。1)等电点（IEP）现象：从酸性环境过渡到碱性环境时，两性高分子上正负电荷基团的比例不断发生变化，在一定的pH值时正负电荷基团的数目相等，净电荷为零，此时两性高分子所处状态称为等电点（IEP）。偏离等电点时高分子链上分别存在正、负净电荷，呈现出阳、阴离子型聚电解质性质。2)反聚电解质效应（antipolyelectrolyteeffect）：普通聚电解质在小分子盐作用下水溶性变差，甚至沉淀，而小分子盐对处于IEP的两性聚电解质的影响恰好相反。这时两性聚电解质的分子链产生扩展，溶解性增加，粘度增大。3)络合作用：两性聚电解质能与过渡金属离子、阳离子和阴离子聚电解质、非离子聚合物、染料以及表面活性剂等产生络合作用。4)pH值敏感性：在IEP时两性聚电解质溶解性降低和粘度降低，偏离IEP越远，粘度越大。5)挤出效应（forceouteffect）：现象与小分子或大分子络合的两性聚电解质在IEP时相反，由于电荷基团间的静电相互作用比两性聚电解质与其他物质间的作用强，两性聚电解质自身形成分子内络合物，原束缚的物质分子被释放出来，称之为挤出效应。

目前，人们对于高分子表面活性剂的研究中，主要集中在高分子表面活性剂的合成及合成方法的探索工作中，在众多的合成方法中，无皂