聚电解质简介.ppt

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1、聚电解质简介Outline 概述1.定义与发展历程2.分类3.性质与功能4.合成方法 应用定义 线型或支化的合成和天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。又称高分子电解质。严格地来说，聚电解质是水溶性高分子化合物的一个分支，但有不少文章将非离子水溶性高分子化合物也包括在聚电解质之中，此时聚电解质就是水溶性高分子化合物。聚电解质可溶于水或其他极性溶剂，当它溶于水后，链节上的可离解基团中的一部分或大部分电离，放出若干低价离子，高分子本身留下若干离解位而带有与低价离子相反电荷的聚合离子，一般把低价离子成为反离子。发展历程 从古代开始,人们就开始广泛应用诸如树胶，蛋白质一类的天然聚电解质。生命

2、科学领域 DNA(脱氧核糖核酸)聚半乳糖醛酸(植物细胞同络合物的胶粘剂)合成类聚电解质 起源于20世纪50-60年代 两个原因 1.石油化工的发展提供了丰富，价廉的原料 2.聚电解质即是高分子，具有高分子化合物的特性，又能溶于水 按来源分类天然聚电解质蛋白质 核酸 树胶半天然聚电解质改性淀粉 改性纤维素合成聚电解质聚丙烯酰胺 聚丙烯酸 聚马来酸酐 聚偏磷酸 聚氧化乙烯 聚乙烯吡咯烷酮分类 按离子型分类阳离子聚电解质（聚丙烯酸钠）阴离子聚电解质（聚二甲基二烯丙基氯化铵）两性电解质（丙烯酸-乙烯基吡啶共聚物）分类 按聚合物分子量大小分类超高分子量 高分子量 低分子量 按聚电解质主链的结构分类 以碳

3、原子为主链：聚合性聚电解质 主链除碳原子之外还有氧、氮、磷等其他原子：缩合型聚电解质性质与功能 絮凝性 聚电解质是有效的高分子絮凝剂，能破坏胶体粒子在水中的稳定性，促使其碰撞，聚集成大粒子，从而加速沉降。可归结于两个作用 带电的部位起的中和电荷，吸附细小胶粒作用 通过高分子长链把许多细小颗粒吸附后，缠结在一起的架桥作用物理性质聚电解质絮凝体聚电解质絮凝体是两种带相反电荷的聚电解质的复合体，它的形成有三种方式 电离性 电离性是指聚电解质能在水溶液中电离成高分子离子和多个低分子离子（或叫作抗衡离子）聚电解质的一些重要属性，如链伸展度，粘度，渗透压，溶解度等都和它们的电离程度都密切相关。聚电解质离解

4、度聚电解质离解度对高分子链伸展对高分子链伸展度的影响度的影响聚电解质离解度对高分子链的构型有显著的影响。一般来说，随着离解度的增大，离解基团间的静电斥力加大，高分子链的构型会由卷曲态逐渐向伸展态过度，这种构型的变化可以通过其PKappa曲线或水力学半径来预测。聚电解质溶液的聚电解质溶液的粘度粘度聚电解质溶液的粘度行为不同于一般的非电解质高分子溶液的粘度行为而显示特有的浓度依赖性。聚电解质溶液的比浓粘度不与浓度成线性关系。浓度低于1%时，浓度降低时粘度迅速上升。加入一定量的外加盐之后，随溶液的稀释，下降。外加盐浓度足够大之后以至能抑制聚电解质电离作用，呈直线 Csp/Csp/在没有外加盐的情况下

5、，聚电解质溶液的粘度行为不同于普通高分子溶液的粘度行为，许多聚电解质水溶液的 与C的关系可用Fouss经验方程式表示：式中A，B为常数，以 对 作图，可得一条直线。将所得的直线外推到C=0时所求得的A即为聚电解质分子的特性粘数。聚电解质溶液的聚电解质溶液的粘度粘度Csp/1)/(CspC当溶液稀释时，高分子之间出现了纯溶剂区，迁移性反离子从高分子区扩散至溶剂区，此时溶液的渗透压可表示为 ：高分子本身的渗透压 ：因离子分配不均匀所引起的渗透压聚电解质溶液的聚电解质溶液的渗透压渗透压ippi强电解质一般只溶于水，少数可溶于低级醇中。弱电解质则不同，如聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸尚可以溶解在极性有机溶剂如

6、二氧六环、二甲基甲酰胺中。但当用强碱与之中和变为强电解质聚离子之后，便不再溶于上述极性有机溶剂之中。加入低分子电解质于强电解质的水溶液中，常常会降低聚电解质的溶解度。当盐浓度达到临界浓度时，聚电解质离子便从溶液中沉析出来。聚电解质的溶解聚电解质的溶解度度 分散性聚电解质的分子中都含有亲水和疏水基团，因此很多水溶性聚合物具有表面活性，可以降低表面张力，有助于水对固体的浸润。增稠性增稠性是指聚电解质有使其他的水溶液和水分散体系粘度增大的作用。1.聚电解质通过自身的粘度增加水相的粘度2.聚电解质与水中的分散相或其他高分子化合物发生作用。减阻性通过往流体中添加化学品以减少流体流过固体表面的湍流摩擦阻力

7、的作用称为减阻作用。聚电解质的减阻作用取决于聚合物分子结构及大分子在溶液中的形态。晶格歪曲性由于聚电解质中的羧基官能团具有对金属离子的螯合能力，干扰或破坏了无机垢晶体按正常排列生长，从而使晶格发生畸变或者说被扭曲。成膜性和粘结性 羧基反应1.中和反应2.酯化反应3.络合反应4.脱水反应分子内反应 分子间反应化学性质 羟基反应1.醚化反应2.酯化反应3.缩醛反应 酰胺基反应1.水解反应2.羟甲基化反应3.Mannich反应将羟甲基聚丙烯酰胺和二甲胺反应，或将聚丙烯酰胺和二甲胺、甲醛反应可生成二甲氨基N-甲基聚丙烯酰胺聚合物 酰胺基反应4.磺甲基化反应5.霍夫曼降解反应聚丙烯酰胺可与次氯酸盐在碱性条件下反应而制得阳离子型的聚乙烯亚胺6.交联反应其他性质 聚电解质具有螯合性，其分子中的一些基团如羧基、羟基、氨基、酮基、醚基等，都可提供配位电子，与多价金属离子如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cr3+等生成一个环状化合物，这种现象叫做螯合作用。合成方法1.自由基聚合2.反相乳液聚合3.悬浮聚合4.本体聚合5.离子聚合6.逐步聚合（加聚、缩聚）7.聚合物的化学改性乙烯基单体共聚 两性电解质离子对单体聚合二甲胺和环氧氯丙烷的聚合苯基聚电解质的缩聚聚酯、聚酰胺和顺丁烯酸酐苯乙烯聚合物的水解聚丙烯酰胺的改性