Поверхностно-активные полимеры. Лекция 10

Содержание

Слайд 2

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры 2 Полимерные ПАВ получили широкое распространение в


Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

2

Полимерные ПАВ получили широкое распространение в последние

20 лет. Чаще всего их применяют для стабилизации дисперсий и для регулирования реологических свойств.
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРЫ можно построить 3 главными способами:
прививать гидрофобные цепи к гидрофильному остову ( основной цепи);
прививать гидрофильные цепи к гидрофобному остову;
чередовать в макромолекуле гидрофильные и гидрофобные участки.
Слайд 3

Такой тип привитых сополимеров распространен в природе (рис). Микроорганизмы с относительно

Такой тип привитых сополимеров распространен в природе (рис). Микроорганизмы с относительно

высокими выходами производят липополисахариды.
Было предпринято много попыток использования этого природного источника для получения продукта в промышленных масштабах.

3

Полимеры с гидрофильной основной цепью и гидрофобными боковыми цепями.

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 4

4 Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры Эмульсан. Это фирменное торговое название полианионного

4

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Эмульсан. Это фирменное торговое название полианионного липополисахарида,

производимого в качестве внеклеточного продукта бактериями Acinetobacter calcoaceticus. Гетерополисахаридный остов состоит из повторяющихся трисахаридов, несущих отрицательный заряд. Жирнокислотные цепи присоединены к полисахариду через сложноэфирные связи. Степень замещения и тип жирной кислоты можно варьировать.
Основные свойства эмульсана:
1) умеренно снижает поверхностное и межфазное натяжение;
обнаруживает ярко выраженное сродство к межфазным границам масло-вода;
сам по себе не является эффективным эмульгатором;
чрезвычайно эффективный стабилизатор эмульсий масел (но только определенных) в воде (но не воды в масле);
специфичен к границе раздела (субстрату) и составу водной фазы, его свойства наилучшим образом проявляются в присутствии двухзарядных катионов.
Слайд 5

6 Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры


6

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 6

7 Полимеры с гидрофобной основной цепью и гидрофильными боковыми цепями. Лекция

7

Полимеры с гидрофобной основной цепью и гидрофильными боковыми цепями.

Лекция 10: Поверхностно-активные

полимеры

Природным продуктом этого класса являются гликопротеины, хотя полипептидную цепь, нельзя считать полностью гидрофобной.
Многие гликозилированные белки можно рассматривать как комбинацию привитых и блок-сополимеров, поскольку полипептидная цепь часто содержит гидрофильные и гидрофобные участки.

Слайд 7

8 Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры Типы синтетических привитых сополимеров приведены на

8

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Типы синтетических привитых сополимеров приведены на рис 26.


В настоящее время большой интерес вызывают сополимеры с поли(этиленгликолевыми) остатками (ПЭГ). Они служат эффективными стерическими стабилизаторами для получения различных дисперсий.
Инертный характер ПЭГ-модифицированных поверхностей объясняется свойствами полимера в растворе и тем, что полимер не имеет заряда. Из-за большого дипольного момента полимер сильно сольватирован водой. В то же время его гомологи полиоксиметилен и полиоксипропилен, как и его изомер полиацетальдегид, не растворяются в воде и поэтому не используются для получения гидрофильных привитых полимеров.
Слайд 8

9 Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

9

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 9

10 Способность ПЭГ предотвращать адсорбцию белков и других биомолекул на поверхностях


10

Способность ПЭГ предотвращать адсорбцию белков и других биомолекул на поверхностях

можно рассматривать как эффект стерической стабилизации (рис.12.7). Такой тип стабилизации обычно можно представить в виде двух вкладов: упругого и осмотического. Упругая составляющая (или ограничение объема) определяется уменьшением конформационной энтропии при сближении двух поверхностей из-за уменьшения объема, доступного для каждого полимерного сегмента. При подходе молекулы белка к поверхности, модифицированной ПЭГ, возникает сила отталкивания из-за потери конформационной свободы полиоксиэтиленовых цепей.

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Осмотические взаимодействия (или взаимодействия смешения) возникают из-за повышения концентрации полимера при сжатии двух поверхностей. Когда молекула белка или любая другая большая молекула в водном растворе подходит к поверхности, число возможных конформаций сегментов ПЭГ уменьшается из-за сжатия или взаимного проникновения полимерных цепей. Кроме того, возникает отталкивание осмотической природы. Какой именно процесс будет протекать в системе (сжатие или взаимное проникновение цепей, или оба эти процесса), определяется плотностью цепей ПЭГ. При плотной прививке ПЭГ к полимерному остову преимущественно происходит сжатие, а при менее плотной прививке доминирует взаимное проникновение цепей.

Слайд 10

11 Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры Этоксилированные или этоксилированные и пропоксилированные феноло-формальдегидные

11

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Этоксилированные или этоксилированные и пропоксилированные феноло-формальдегидные смолы,

особенно типа новолаков, нашли применение в качестве компонентов, обеспечивающих стерическую стабилизацию в покрытиях. Блок-сополимеры ЭО-ПЭО также широко используются в качестве деэмульгаторов нефтей. Алкиларильные фрагменты образуют сильно гидрофобную основную цепь, которая прочно связывается с наиболее гидрофобными поверхностями, что позволяет использовать производные с длинными гидрофильными цепями (50-100 оксиэтиленовых звеньев) без заметной десорбции полимера с поверхности. Основная полимерная цепь (алкилфенол-формальдегидный конденсат) обычно имеет относительно небольшую молекулярную массу (в пределах 1000-3000) (рис. 12.8).
Слайд 11

Другой тип гребнеобразных полимеров с полярными боковыми цепями представляют собой силиконовые

Другой тип гребнеобразных полимеров с полярными боковыми цепями представляют собой силиконовые

ПАВ (рис. 12.9).
Основной частью силиконовых ПАВ практически всегда служит полидиметилсилоксан, который очень гидрофобен и не растворим в воде . Поверхностную активность в водной среде ему сообщают водорастворимые заместители (полиэтиленгликоль или сополимеры полиэтиленгликоля с пропиленгликолем).

12

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 12

13 Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры Свойства силиконовых ПАВ. Очень сильно снижают

13

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Свойства силиконовых ПАВ.
Очень сильно снижают поверхностное натяжение

(до -20 мН/м).
Эффективно смачивают низкоэнергетические поверхности
Эффективные пеногасители
Плохая биоразлагаемость.
Относительно дорогие. Но высокая эффективность по сравнению с обычными ПАВ оправдывает экономические затраты.
Слайд 13

14 Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры Основные области применения силиконовых ПАВ. Добавки

14

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Основные области применения силиконовых ПАВ.
Добавки в полиуретановые

пены для регулирования ячеистой структуры.
Пеногасители для многих водных систем (ЭО-ПО-замещенные продукты) и для неводных сред (обычно незамещенные полисилокеаны).
Добавки в краски для предотвращения седиментации пигментов и дефектов пленок (рябизна, лунки, дефекты типа «апельсиновой корки» и т. д.).
Смачиватели для полиолефинов и других трудно смачиваемых материалов, смачиватели в неводных средах, например в смазках.
Эмульгаторы для получения эмульсий силиконовых масел.
Слайд 14

15 Полимеры, состоящие из чередующихся гидрофильных и гидрофобных блоков. . Многие

15

Полимеры, состоящие из чередующихся гидрофильных и гидрофобных блоков.

.

Многие белки содержат

участки, различающиеся по гидрофобности (рис.). Например, казеин (белок молока) и белки, содержащиеся в слюне, принадлежат к поверхностно-активным белкам этого типа; они состоят из полярных участков с высоким содержанием фосфатных групп и областей, в состав которых преимущественно входят гидрофобные аминокислотные остатки.
Известно множество синтетических поверхностно-активных блок-сополимеров. Среди них наиболее распространены и известны сополимеры поли(алкенгликолей). Роль гидрофильных участков в них практически всегда выполняют полиэтиленгликоли (ПЭГ), которые получают полимеризацией этиленоксида. Гидрофобные участки — это обычно полипропиленгликоли (ППГ), но существуют продукты, основанные и на поли(бутиленгликолях). Так как для двух последних полимеров исходными веществами служат пропиленоксид (ПО) и бутиленоксид (БО), все три поли(алкенгликоля) имеют одинаковую структуру основной полимерной цепи -0-C-C-, а повторяющимися единицами являются

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 15

16 . -ОСН2-СН2- в поли(этиленгликоле) -ОСН2СНСН3)- в поли(пропиленгликоле) -ОСН2СНСН2СН3)- в поли(бутиленгликоле) Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

16

.

-ОСН2-СН2- в поли(этиленгликоле)
-ОСН2СНСН3)- в поли(пропиленгликоле)
-ОСН2СНСН2СН3)- в поли(бутиленгликоле)

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 16

17 . Полимеры, состоящие из чередующихся гидрофильных и гидрофобных Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

17

.

Полимеры, состоящие из чередующихся гидрофильных и гидрофобных

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 17

18 Реагенты для контроля пенообразования в: а) моющих средствах для посудомоечных

18

Реагенты для контроля пенообразования в:
а) моющих средствах для посудомоечных машин;
б) текстильной промышленности (при

окрашивании и на стадиях отделки);
в) нефтедобыче;
г) эмульсионных красках.
Смачиватели в:
а) посудомоечных машинах на стадии ополаскивания;
б) смазках.
Диспергаторы пигментов.
Эмульгаторы или коэмульгаторы для получения эмульсий гербицидов и инсектицидов.
Деэмульгаторы в нефтедобыче (продукт должен содержать 20-50% ЭО для эмульсий типа «вода в масле» и 5-20% — для эмульсий «масло в воде»).
В средствах личной гигиены.
В фармацевтических препаратах.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЛОК-СОПОЛИМЕРОВ ЭО-ПО.

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 18

19 Свойства блок-сополимеров ЭО-ПО. Они характеризуются обратной зависимостью растворимости от температуры

19

Свойства блок-сополимеров ЭО-ПО.

Они характеризуются обратной зависимостью растворимости от температуры (более растворимы

в холодной, нежели в горячей воде) и демонстрируют точку помутнения.
Продукты с низким содержание ЭО обладают небольшой пенообразующей способностью (наилучший антивспениватель получен при соотношениях ЭО.ПО от 1:4 до 1:9); в то же время наименьшая пенообразующая способность характерна для обращенных продуктов ПО-ЭО-ПО.
Высокомолекулярные продукты с большим содержанием ПО обладают хорошими смачивающими свойствами.
Продукты с большим содержанием ЭО — эффективные диспергаторы.
Биоразложение блок-сополимеров происходит медленно, особенно продуктов с большим содержанием ПО.

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

Слайд 19

Уникальные свойства высокомолекулярных поверхностно-активных веществ. 20 Они обладают большом сродством к

Уникальные свойства высокомолекулярных
поверхностно-активных веществ.

20

Они обладают большом сродством к межфазным границам,

что приводит к их аккумулированию на межфазных границах, независимо от физико-химических факторов. Данное свойство отличает полимерные ПАВ от обычных низкомолекулярных поверхностно-активных веществ. Это означает:
а) продукты эффективно действуют при низких концентрациях;
б) они нечувствительны к действию солей, изменениям температуры и др.
2. Они могут состоять из очень длинных полиоксиэтиленовых (или полисахаридных) цепей и все еще обладать сильным сродством к межфазным границам (известно, что низкомолекулярные ПАВ с длинными гидрофильными цепями склонны к десорбции с границы раздела фаз и переходу в водный раствор). Таким образом, высокомолекулярные ПАВ являются чрезвычайно эффективными стабилизаторами дисперсных систем, действующими по стерическому механизму; они также могут использоваться как агенты, предотвращающие загрязнение твердых поверхностей.

Лекция 10: Поверхностно-активные полимеры

- Предыдущая
Сахаров Андрей Дмитриевич
Следующая -
Агния Львовна Барто

Похожие презентации

Презентация по химии ученицы 9б класса гимназии №24 им. И.А.Крылова Сергеевой Ирины на тему «Неметаллы. Мышьяк»
Химическая связь
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Дмитриевская средняя общеобразовательная школа» Урок химии в 9 классе
Вебинар 1.05. Разбор заданий #стольник, #долюшка и #массовая
Кристаллическое строение металлов и сплавов
Масс-спектрометрические методы определения газового состава
Титриметрический анализ
Фенол. Свойства фенолов
Знаки химических элементов. Дополнение
Анілін. Фізичні властивості
Закон сохранения массы веществ. Уравнения химических реакций
Артюшкина Екатерина Александровна, МОУ СОШ №98, 9 класс Угубаева Карина Каскеновна, МОУ СОШ №98, 10 класс Руководители: Ковырзина Люд
Научно-практическая конференция школьников по химии «Металлы и человек» 2011 г
Сульфаниламидные препараты. Хинолоны
Азотная кислота
Карбоновые кислоты
Нефть
Галогены. Их роль в нашей жизни
Студенттің өзіндік жұмысы
Углерод. Металлы
Каталитический риформинг
Транспорт углеводородов. (Тема 1.6)
Классификация веществ в зависимости от типа химической связи
Определение моющего процесса
Значение минеральных веществ и витаминов в питании человека
Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей
Полисахариды. Строение крахмала
Презентация "Карбоновые кислоты"
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть