Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα επιφανειοδραστικά είναι κυρίως ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους με μοριακά βάρη εκατοντάδων. Με τη σε βάθος έρευνα σε πολλούς θερμούς τομείς, όπως η ενισχυμένη ανάκτηση λαδιού, οι φορείς φαρμάκων και η ελεγχόμενη απελευθέρωση, η βιολογική προσομοίωση, οι μεμβράνες πολυμερούς LB, τα ιατρικά πολυμερή υλικά (αντιπηκτικό), ο πολυμερισμός λοσιόν κ.λπ., οι απαιτήσεις για τασιενεργά γίνονται όλο και περισσότερες διαφοροποιημένα και υψηλής απόδοσης, και τα επιφανειοδραστικά πολυμερή έχουν γίνει το επίκεντρο της προσοχής.
Γενικά, οι ουσίες με μοριακό βάρος πάνω από χιλιάδες και επιφανειακή δραστηριότητα ονομάζονται μακρομοριακές επιφανειοδραστικές ουσίες. Παρόμοια με τα συνηθισμένα τασιενεργά, δεν υπάρχει τυπική ταξινόμηση για τα πολυμερή τασιενεργά. Γενικά, σύμφωνα με την ταξινόμηση των χαμηλών μοριακών επιφανειοδραστικών ουσιών και τις ιοντικές τους ιδιότητες στο νερό, μπορούν να χωριστούν σε ανιονικά, κατιονικά, αμφιτεριονικά και μη ιονικά τασιενεργά. Ανάλογα με το εάν το μικκύλιο σχηματίζεται σε διάλυμα, μπορεί να χωριστεί σε πολυσάπωνα και υδατοδιαλυτό πολυμερές επιφανειοδραστικό.
Πολυσαπούνι
Η συντριπτική πλειονότητα των πολυσάπωνων είναι φορτισμένα, κάτι που μοιάζει με τους πολυηλεκτρολύτες. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα από τα πολυσάπωνα είναι προϊόντα υδρόφοβης τροποποίησης πολυηλεκτρολυτών, οι οποίοι είναι γενικά αδιάλυτοι στο νερό. Επί του παρόντος, έχουν συντεθεί οι ακόλουθοι τύποι πολυσάπωνων (στον τύπο, το R αντιπροσωπεύει αλκύλιο μακράς αλυσίδας):
Υδατοδιαλυτό πολυμερές επιφανειοδραστικό
Τα πολυμερή τασιενεργά που δεν σχηματίζουν μικκύλια σε διάλυμα είναι γενικά υδατοδιαλυτά πολυμερή τασιενεργά. Σύμφωνα με την πηγή του, μπορεί να χωριστεί σε φυσικά, ημισυνθετικά και συνθετικά πολυμερή επιφανειοδραστικά.
Φυσικά πολυμερή, όπως διάφορα είδη κόμμεων, άμυλο, πολυσακχαρίτες μικροβιακής ζύμωσης κ.λπ.
Τα ημισυνθετικά πολυμερή είναι διάφορα πολυμερή που λαμβάνονται με χημική τροποποίηση αμύλου, κυτταρίνης και πρωτεΐνης, όπως κατιονικό άμυλο, μεθυλοκυτταρίνη κ.λπ.
Τα συνθετικά πολυμερή είναι πολυμερή που λαμβάνονται με πολυμερισμό μονομερών πολυμερισμού που προέρχονται από πετροχημικά, όπως παράγωγα πολυακρυλαμιδίου, πολυακρυλικό οξύ κ.λπ.
Ταξινόμηση πολυμερών τασιενεργών
Σύμφωνα με τις ιοντικές τους ιδιότητες στο νερό, μπορούν να χωριστούν σε ανιονικούς, κατιονικούς, αμφιτεριονικούς και μη ιοντικούς τύπους.
Ανιονικό πολυμερές επιφανειοδραστικό
(1) Τυπικά πολυμερή τύπου καρβοξυλικού οξέος περιλαμβάνουν πολυακρυλικό οξύ και το συμπολυμερές του, βουτυρικό οξύ και το συμπολυμερές του, συμπολυμερές μηλεϊνικού ανυδρίτη ακρυλικού οξέος και μερικά από τα σαπωνοποιημένα προϊόντα τους.
(2) Τυπικά πολυμερή θειικού τύπου είναι:
(3) Ο τύπος σουλφονικού οξέος περιλαμβάνει μερικώς σουλφονωμένο πολυστυρόλιο, συμπύκνωμα φορμαλδεΰδης βενζολοσουλφονικού οξέος, συμπύκνωμα φορμαλδεΰδης ναφθαλενοσουλφονικού οξέος, σουλφονωμένο πολυβουταδιένιο, κ.λπ. Το λιγνοσουλφονικό είναι επίσης ένα είδος σουλφονωμένου πολυμερούς επιφανειοδραστικού. Τα τυπικά τασιενεργά πολυμερούς σουλφονικού οξέος είναι τα εξής:
Κατιονικό πολυμερές επιφανειοδραστικό
(1) Άλατα αμίνης ή πολυαμίνες όπως πολυβινυλιμίνη, πολυβινυλοπυρρολιδόνη, πολυμαλεϊμίδιο και τα παράγωγά του. Τα τυπικά πολυμερή είναι:
(2) Άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου όπως τεταρτοταγές πολυακρυλαμίδιο, άλας πολυβινυλοπυριδινίου, επιχλωροϋδρίνη πολυδιμεθυλαμίνης, κ.λπ. Τα επιφανειοδραστικά πολυμερούς τεταρτοταγούς αμμωνίου δείχνουν θετικό ηλεκτρισμό σε όξινα, ουδέτερα και αλκαλικά υδατικά μέσα. Τα αντιπροσωπευτικά προϊόντα περιλαμβάνουν:
Αμφοτερικό πολυμερές επιφανειοδραστικό
Οι κύριες ποικιλίες περιλαμβάνουν συμπολυμερές βινυλοπυριδίνης ακρυλικού οξέος, ακρυλικό οξύ, κατιονικό ακρυλικό συμπολυμερές, αμφοτερικό πολυακρυλαμίδιο κ.λπ., όπως:
Μη ιονικό πολυμερές επιφανειοδραστικό
Οι κύριες ποικιλίες περιλαμβάνουν την πολυβινυλική αλκοόλη και τα μερικώς εστεροποιημένα ή ακεταλοποιημένα προϊόντα της, όπως τροποποιημένο πολυακρυλαμίδιο, συμπολυμερές μηλεϊνικού ανυδρίτη, πολυακρυλικό, πολυαιθέρα, πολυαιθυλενοξείδιο προπυλενοξείδιο, υδατοδιαλυτή φαινολική ρητίνη, αμινο ρητίνη κ.λπ.
Δομή και ιδιότητες πολυμερών τασιενεργών
Η επιφανειακή δραστηριότητα του πολυμερούς τασιενεργού εξαρτάται από τη μακρομοριακή μορφολογία στο διάλυμα και η μοριακή μορφολογία σχετίζεται στενά με παράγοντες όπως η αμφίφιλη χημική μοριακή δομή του πολυμερούς, η αναλογία σύνθεσης και το σχετικό μοριακό βάρος του μακρομορίου.
Μπλοκ τασιενεργό
Τα υδρόφοβα τμήματα πολλαπλών μπλοκ κατανέμονται στην κύρια αλυσίδα των μακρομορίων. Το κατάλληλο μήκος υδρόφοβης υδρόφιλης αλληλουχίας θα αποτρέψει αποτελεσματικά την αυτοσύνδεση (σχηματισμός μεμονωμένων μοριακών μικκυλίων) ή τη διαμοριακή σύνδεση (πολυμοριακή σύνδεση) υδρόφοβων τμημάτων
Χτενίστε τασιενεργό
Τα επιφανειοδραστικά χτένας έχουν τα πλεονεκτήματα της εύκολης προετοιμασίας και της ποικιλίας. Για παράδειγμα, το επιφανειοδραστικό που λαμβάνεται με ομοπολυμερισμό ή συμπολυμερισμό αμφοτερικών και αμφίφιλων μονομερών εμφανίζει διαφορετικές χημικές δομές αλυσίδας σύμφωνα με διαφορετικές θέσεις υδρόφοβων και υδρόφιλων ομάδων
Επειδή υπάρχουν υδρόφιλες ομάδες στην αλυσίδα διακλάδωσης, οι οποίες εμποδίζουν τη συσσώρευση και τη σύνδεση των υδρόφοβων τμημάτων της αλυσίδας, ακόμη και στα δημιουργούμενα μικκύλια, σε σύγκριση με τα μικκύλια με γενικά σχηματισμένους σφιχτούς πυρήνες, το εσωτερικό είναι σχετικά χαλαρό και εξακολουθεί να υπάρχει μεγάλος αριθμός των μορίων του νερού, ώστε να μπορούν να έχουν υψηλή επιφανειακή δραστηριότητα. Ταυτόχρονα, λόγω της διαμόρφωσης, η αμφίφιλη διακλαδισμένη αλυσίδα μπορεί να αποτρέψει τη σύνδεση της υδρόφοβης κύριας αλυσίδας που αποτελείται από μεθυλένιο και μεθυλένιο, έτσι ώστε να μπορεί να συμμετέχει στην προσρόφηση της διεπαφής.
Η έρευνα δείχνει ότι οποιοσδήποτε παράγοντας που αυξάνει την ακαμψία των μοριακών αλυσίδων ευνοεί την τάνυση των μακρομορίων στο διάλυμα και μπορεί να βελτιώσει την επιφανειακή δραστηριότητα των πολυμερών με την προϋπόθεση της διατήρησης της διαλυτότητας.
Εφαρμογή πολυμερών τασιενεργών
Εφαρμογή στη φαρμακοβιομηχανία:
Λόγω της εξαιρετικής επιφανειακής τους δράσης, τα επιφανειοδραστικά πολυμερών μπλοκ και μοσχευμάτων έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στη φαρμακευτική βιομηχανία, όπως φορείς φαρμάκων, γαλακτωματοποιητές φαρμάκων, διαλυτοποιητές διασποράς, διαβρεκτικοί παράγοντες κ.λπ. Επιπλέον, τα πολυμερή επιφανειοδραστικά χρησιμοποιούνται ευρέως στην ανάλυση φαρμάκων ως φάση καταλύτες μεταφοράς στη σύνθεση φαρμάκων.
Εφαρμογή στη βιομηχανία πετρελαίου:
Το παραγόμενο αργό πετρέλαιο περιέχει στερεή παραφίνη, η οποία οδηγεί σε κακή ρευστότητα του αργού πετρελαίου και φέρνει ορισμένες δυσκολίες στην παραγωγή, αποθήκευση, μεταφορά, επεξεργασία και άλλες διεργασίες αυτού του είδους σκληρυνόμενου λαδιού υψηλού ιξώδους. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με την προσθήκη κατασταλτικού σημείου ροής ή βελτιωτικού ρευστότητας αργού πετρελαίου. Η διασπορά του ελαιοδιαλυτού πολυμερούς τασιενεργού μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω το βελτιωτικό ροής και να αποτρέψει τον σχηματισμό καθίζησης παραφίνης στο μαζούτ κατά τη μεταφορά και την αποθήκευση.
Εφαρμογή στη βιομηχανία εκτύπωσης και βαφής κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων:
Τα επιφανειοδραστικά πολυμερούς πολυαιθέρα χρησιμοποιούνται συχνά ως απορρυπαντικά χαμηλού αφρού, γαλακτωματοποιητές, παράγοντες διασποράς, αντιαφριστικά, αντιστατικοί παράγοντες, διαβρεκτικοί παράγοντες, παράγοντες εκτύπωσης και βαφής κ.λπ. Η πολυβινυλική αλκοόλη και άλλες μακρομοριακές ενώσεις χρησιμοποιούνται ευρέως ως πυκνωτικά και προστατευτικά κολλοειδή στην παρασκευή βοηθητικών υλικών εκτύπωσης και βαφής με λοσιόν. Τα παράγωγα κυτταρίνης όπως η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιούνται ως απορρυπαντικά για την πρόληψη της επαναμόλυνσης. Το λιγνοσουλφονικό και το σουλφονικό φαινολικό συμπύκνωμα χρησιμοποιούνται ως διασκορπιστικά αδιάλυτων βαφών.
Εφαρμογή στη βιομηχανία χαρτιού:
Το πολυμερές επιφανειοδραστικό έχει δοθεί όλο και μεγαλύτερη προσοχή τα τελευταία χρόνια λόγω του μοναδικού και σημαντικού ρόλου του στη βελτίωση των ιδιοτήτων του χαρτιού και στη βελτίωση της απόδοσης της μηχανής χαρτιού. Μερικές μελέτες έχουν δείξει ότι οι μονοεστέρες μηλεϊνικού οξέος παρασκευάζονται από πολυαιθυλενογλυκόλη και μηλεϊνικό ανυδρίτη με διαφορετικά σχετικά μοριακά βάρη, και στη συνέχεια πολυμερίζονται με ακρυλικό οξύ για να δημιουργηθούν μονοεστέρες μηλεϊνικού οξέος και συμπολυμερή ακρυλικού οξέος. Το αποτέλεσμα απομελάνωσης είναι αξιοσημείωτο.