المواد الخافضة للتوتر السطحي شائعة الاستخدام هي في الغالب مركبات ذات وزن جزيئي منخفض بأوزان جزيئية مئات. من خلال البحث المتعمق في العديد من المناطق الساخنة ، مثل الاسترداد المعزز للزيوت وناقلات الأدوية والإطلاق المتحكم فيه والمحاكاة البيولوجية وأفلام البوليمر LB ومواد البوليمر الطبية (مانع التخثر) وبلمرة المستحضر وما إلى ذلك ، أصبحت متطلبات المواد الخافضة للتوتر السطحي بشكل متزايد أصبحت البوليمرات المتنوعة وعالية الأداء والفاكهة للتوتر السطحي محور الاهتمام.
بشكل عام ، تسمى المواد ذات الوزن الجزيئي الذي يزيد عن الآلاف والنشاط السطحي المواد الخافضة للتوتر السطحي الجزيئية. على غرار المواد الخافضة للتوتر السطحي العادية ، لا يوجد تصنيف معياري للمواد الخافضة للتوتر السطحي البوليمرية. بشكل عام ، وفقًا لتصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي الجزيئية المنخفضة وخصائصها الأيونية في الماء ، يمكن تقسيمها إلى مواد خافضة للتوتر السطحي أنيونية ، وكاتيونية ، و zwitterionic ، وغير أيونية. وفقًا لما إذا كانت الميسيل تتشكل في محلول ، يمكن تقسيمها إلى صابون متعدد وخافض للتوتر السطحي البوليمر القابل للذوبان في الماء.
بولي صابون
الغالبية العظمى من polysoaps مشحونة ، وهو مشابه للكهرباء المتعددة. في الواقع ، فإن معظم الصابون المتعدد هو نتاج تعديل كاره للماء من الإلكتروليتات المتعددة ، والتي تكون عمومًا غير قابلة للذوبان في الماء. في الوقت الحاضر ، تم تصنيع الأنواع التالية من polysoaps (في الصيغة ، تمثل R ألكيل طويل السلسلة):
خافض للتوتر السطحي البوليمر القابل للذوبان في الماء
المواد الخافضة للتوتر السطحي للبوليمر التي لا تشكل المذيلات في المحلول هي عمومًا مواد خافضة للتوتر السطحي البوليمرية القابلة للذوبان في الماء. وفقًا لمصدرها ، يمكن تقسيمها إلى مواد خافضة للتوتر السطحي البوليمر الطبيعية وشبه الاصطناعية والاصطناعية.
البوليمرات الطبيعية ، مثل أنواع مختلفة من الصمغ والنشا والسكريات المخمرة الميكروبية ، إلخ ؛
البوليمرات شبه الاصطناعية عبارة عن بوليمرات مختلفة يتم الحصول عليها عن طريق التعديل الكيميائي للنشا والسليلوز والبروتين ، مثل النشا الموجب ، ميثيل السليلوز ، إلخ ؛
البوليمرات الاصطناعية عبارة عن بوليمرات يتم الحصول عليها عن طريق بلمرة مونومرات البلمرة المشتقة من البتروكيماويات ، مثل مشتقات بولي أكريلاميد وحمض بولي أكريليك ، إلخ.
تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي البوليمرية
وفقًا لخصائصها الأيونية في الماء ، يمكن تقسيمها إلى أنواع أنيونية وكاتيونية و zwitterionic وغير أيونية.
أنيوني خافض للتوتر السطحي البوليمر
(1) تشتمل بوليمرات حمض الكربوكسيل النموذجية على حمض بولي أكريليك وبوليمره المشترك ، وحمض الزبد والبوليمر المشترك ، وبوليمر حمض أكريليك مالئيك أنهيدريد ، وبعض منتجاتها المصبن.
(2) البوليمرات النموذجية من نوع الكبريتات هي:
(3) يشتمل نوع حمض السلفونيك على بوليسترين مُسلفن جزئيًا ، حمض البنزين سلفونيك ، مكثفات الفورمالديهايد ، حمض النفثالين سلفونيك ، مكثف فورمالديهايد ، بولي بوتادين مسلفن ، إلخ. المواد الخافضة للتوتر السطحي لبوليمر حمض السلفونيك هي كما يلي:
خافض التوتر السطحي البوليمر الموجب
(1) أملاح أمين أو بولي أمينات مثل بولي فينيلامين ، بولي فينيل بيروليدون ، بوليمالييميد ومشتقاته. البوليمرات النموذجية هي:
(2) أملاح الأمونيوم الرباعية مثل بولي أكريلاميد رباعي ، ملح بولي فينيل بيريدينيوم ، بولي إيثيل أمين إبيكلوروهيدرين ، إلخ. تشمل المنتجات التمثيلية:
خافض التوتر السطحي للبوليمر المتذبذب
تشمل الأصناف الرئيسية بوليمر حمض الأكريليك ، فينيل بيريدين ، وحمض الأكريليك ، وكوبوليمر أكريلات كاتيوني ، وبولي أكريلاميد مذبذب ، وما إلى ذلك ، مثل:
الفاعل بالسطح البوليمر غير الأيوني
تشمل الأصناف الرئيسية كحول البولي ينيل ومنتجاته المؤسترة جزئيًا أو المؤستلة ، مثل بولي أكريلاميد معدل ، بوليمر ماليك أنهيدريد مشترك ، بولي أكريلات ، بولي إيثر ، أكسيد البروبيلين أكسيد البولي إيثيلين ، الراتنج الفينول القابل للذوبان في الماء ، الراتينج الأميني ، إلخ.
هيكل وخصائص البوليمر السطحي
يعتمد النشاط السطحي لخافض التوتر السطحي للبوليمر على التشكل الجزيئي في المحلول ، ويرتبط التشكل الجزيئي ارتباطًا وثيقًا بعوامل مثل التركيب الجزيئي الكيميائي البرمائي للبوليمر ، ونسبة التركيب والوزن الجزيئي النسبي للجزيء الكبير.
كتلة الفاعل بالسطح
يتم توزيع المقاطع متعددة الكتل الكارهة للماء على السلسلة الرئيسية للجزيئات الكبيرة. طول التسلسل الملائم للكارهة للماء سيمنع بشكل فعال الارتباط الذاتي (تكوين مذيلات جزيئية واحدة) أو الارتباط بين الجزيئات (ارتباط متعدد الجزيئات) للقطاعات الكارهة للماء
مشط الفاعل بالسطح
تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي المشط بمزايا سهولة التحضير والتنوع. على سبيل المثال ، تُظهر المادة الخافضة للتوتر السطحي التي تم الحصول عليها عن طريق البلمرة المتجانسة أو البلمرة المشتركة للمونومرات المتذبذبة والمونومرات البرمائية تراكيب كيميائية مختلفة من السلسلة الفرعية وفقًا لمواضع مختلفة للمجموعات الكارهة للماء والماء
نظرًا لوجود مجموعات محبة للماء في السلسلة الفرعية ، والتي تعيق تجميع وترابط مقاطع السلسلة الكارهة للماء ، حتى في المذيلات المولدة ، مقارنة بالمذيلات ذات النوى الضيقة المتكونة بشكل عام ، فإن الجزء الداخلي فضفاض نسبيًا ، ولا يزال هناك عدد كبير من جزيئات الماء ، بحيث يمكن أن يكون لها نشاط سطحي مرتفع ؛ في الوقت نفسه ، نظرًا للتكوين ، يمكن للسلسلة المتفرعة البرمائية أن تمنع ارتباط السلسلة الرئيسية الكارهة للماء المكونة من الميثيلين والميثيلين ، بحيث يمكنها المشاركة في امتصاص الواجهة.
يظهر البحث أن أي عامل يزيد من صلابة السلاسل الجزيئية يؤدي إلى تمدد الجزيئات الكبيرة في المحلول وقد يحسن النشاط السطحي للبوليمرات على أساس الحفاظ على قابلية الذوبان.
تطبيق البوليمر السطحي
التطبيق في صناعة الأدوية:
نظرًا لنشاطها السطحي الممتاز ، فقد تم استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي للكتل والطعوم على نطاق واسع في صناعة المستحضرات الصيدلانية ، مثل ناقلات الأدوية ومستحلبات الأدوية ومذابات التشتت وعوامل الترطيب وما إلى ذلك. محفزات النقل في تخليق الدواء.
التطبيق في صناعة البترول:
يحتوي الزيت الخام المنتج على مادة البارافين الصلبة ، مما يؤدي إلى ضعف سيولة النفط الخام ، ويجلب بعض الصعوبات في الإنتاج والتخزين والنقل والمعالجة والعمليات الأخرى لهذا النوع من الزيت عالي اللزوجة القابل للمعالجة. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق إضافة مثبط نقطة الانصهار أو محسن السيولة من النفط الخام. يمكن أن يؤدي تشتت المادة الخافضة للتوتر السطحي للبوليمر القابل للذوبان في الزيت إلى تحسين محسن التدفق ومنع تكوين ترسيب البارافين في زيت الوقود أثناء النقل والتخزين.
التطبيق في صناعة طباعة وصباغة المنسوجات:
غالبًا ما تستخدم خافضات التوتر السطحي بوليمر البوليمر كمنظفات منخفضة الرغوة ، ومستحلبات ، ومشتتات ، ومزيلات الرغوة ، وعوامل مضادة للكهرباء الساكنة ، وعوامل ترطيب ، وعوامل طباعة وصباغة ، إلخ ؛ يستخدم كحول البولي فينيل والمركبات الجزيئية الأخرى على نطاق واسع كمكثفات وغرويات واقية في تحضير طباعة المستحضر والمواد المساعدة للصباغة ؛ تستخدم مشتقات السليلوز مثل كربوكسي ميثيل السليلوز كمنظفات لمنع إعادة التلوث ؛ تستخدم Lignosulfonate وسلفونات التكثيف الفينولية كمشتتات للأصباغ غير القابلة للذوبان.
التطبيق في صناعة الورق:
لقد حظيت مادة البوليمر الخافضة للتوتر السطحي باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة بسبب دورها الفريد والمهم في تحسين خصائص الورق وتحسين كفاءة آلة الورق. أظهرت بعض الدراسات أن أحادي أسترات حمض الماليك يتم تحضيرها من البولي إيثيلين جلايكول وأنهيدريد المالئيك بأوزان جزيئية نسبية مختلفة ، ثم يتم بلمرتها بحمض الأكريليك لتوليد أحادي الاسترات حمض الماليك وبوليمرات حمض الأكريليك. تأثير إزالة الأحبار رائع.