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11 第十章 表面活性剂和高分子(合).pptx

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本课件先讲表面活性剂的定义、结构特点、分类与命名,说明稀溶液到浓溶液中胶束的形成与临界胶束浓度,分析起泡、乳化、增溶、润湿反转与洗净五大作用及 HLB 值的测算,随后系统介绍高分子的特点、分子量表示、聚合反应、结构与聚乙烯、聚丙烯酰胺、酚醛树脂、纤维素等重要品种。

第十章章节封面,标示表面活性剂与高分子两节的内容主题
定义页,说明少量存在即能显著降低液体表面张力的物质
结构页,说明分子同时具有亲水基团与疏水亲油基团
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第1页:第十章 表面活性剂与高分子

第十章表面活性剂与高分子第一节表面活性剂

第2页:表面活性剂的定义

一、什么是表面活性剂1.定义:少量存在就能大大降低表面张力的物质。

第3页:表面活性剂的结构特点

一、什么是表面活性剂2.结构特点:两种基团:亲水基团、疏水(亲油)基团

第4页:降低表面张力的原因

3.表面活性剂降低表面张力的原因

第5页:降低界面张力的能力

4.降低界面张力的能力比降低表面张力的能力大

第6页:两种重要性质

5.两种重要性质①在各种界面上吸附——起泡作用(气液)、乳化作用(液液)、润湿反转作用(固液)等;②在溶液中形成胶束——增溶作用。

第7页:表面活性剂的分类

二、表面活性剂的分类离子带电性相对分子质量分类标准阴离子型低分子Saa表面活性剂类别阳离子型非离子型高分子Saa两性离子型

第8页:阴离子型表面活性剂

第一类:阴离子型表面活性剂表示亲油基表示亲水基1、阴离子型:价格、性能适中,数量占一半以上。特点:起活性作用的部分是解离后的阴离子;

第9页:酸根与金属阳离子

第一类:阴离子型表面活性剂酸根+金属阳离子

第10页:阴离子型示例

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第11页:阳离子型表面活性剂

第二类阳离子型表面活性剂价格高、性能好,数量少。特点:起活性作用的部分是解离后的阳离子;

第12页:胺、氨与铵的辨析

烷基胺的盐酸盐烷基胺的醋酸盐注:胺——有机胺,三价胺,指NH3中的H被R取代;氨——无机氨,指无R与N相连的NH3气体;铵——指NH4+中的H被R取代。

第13页:阳离子型的类别

第二类阳离子型表面活性剂二烷基胺的盐酸盐烷基多烯多胺的盐酸盐烷基咪唑啉的盐酸盐

第14页:季铵盐与吡啶盐

第二类阳离子型表面活性剂2季铵盐3吡啶盐

第15页:酯型非离子表面活性剂

第三类非离子型表面活性剂聚氧乙烯脂肪酸酯1.酯型山梨糖醇酐脂肪酸酯(斯盘型)

第16页:醚型非离子表面活性剂

第三类非离子型表面活性剂2 .醚型聚氧乙烯脂肪醇醚(平平加型)聚氧乙烯烷基酚醚(OP型)

第17页:胺型与酰胺型

聚氧乙烯脂肪胺聚氧乙烯酰胺3 .胺型4 .酰胺型

第18页:两性表面活性剂

1.阴离子-非离子型2.阳离子-非离子型3.阳离子-阴离子型第四类两性表面活性剂

第19页:按分子量分类

(二)按分子量大小分类可分为低分子表面活性剂和高分子表面活性剂。

第20页:阴离子表面活性剂的命名

1.阴离子表面活性剂的命名(按盐)十八酸钠十二烷基磺酸钠十二醇硫酸酯钠盐十二烷基硫酸钠三、表面活性剂的命名十二醇磷酸酯二钠盐十二烷基磷酸钠

第21页:阳离子表面活性剂的命名

2.阳离子表面活性剂的命名命名原则:看成由一种有机的阳离子和一种酸根离子组成的盐。按照盐的命名原则进行。

第22页:氯化十二烷基铵

有机阳离子酸根离子氯化十二烷基铵十二烷基氯化铵十二烷基胺盐酸盐

第23页:氯化十二烷基三甲基铵

有机阳离子酸根离子氯化十二烷基三甲基铵十二烷基三甲基氯化铵

第24页:氯化十二烷基吡啶

有机阳离子酸根离子氯化十二烷基吡啶十二烷基氯化吡啶

第25页:聚氧乙烯十二醇醚

3.非离子表面活性剂的命名原料:氧乙烯+十二醇分类:醚聚氧乙烯十二醇醚-10氧乙烯链节数

第26页:聚氧乙烯壬基酚醚

原料:氧乙烯+壬基酚分类:醚聚氧乙烯壬基酚醚-103非离子表面活性剂的命名

第27页:聚氧乙烯十八酸酯

原料:氧乙烯+十八酸分类:酯聚氧乙烯十八酸酯-103非离子表面活性剂的命名

第28页:聚氧乙烯十二胺

原料:氧乙烯+十二胺分类:胺聚氧乙烯十二胺-203非离子表面活性剂的命名

第29页:聚氧乙烯十二酰胺

原料:氧乙烯+十二酰胺分类:酰胺聚氧乙烯十二酰胺-203非离子表面活性剂的命名

第30页:两性命名示例一

4两性表面活性剂的命名聚氧乙烯十二醇醚硫酸酯钠盐

第31页:两性命名示例二

4两性表面活性剂的命名二[聚氧乙烯基]十二烷基甲基氯化铵-20

第32页:两性命名示例三

4两性表面活性剂的命名十二烷基二甲铵基乙酸内盐

第33页:英文代号与商品名

英文代号和习惯的商品名称AS—烷基磺酸钠ABS—烷基苯磺酸钠DTC—氯化十二烷基三甲基铵平平加—聚氧乙烯烷基醇醚(Peregal)OP—聚氧乙烯烷基苯酚醚斯盘—山梨糖醇酐脂肪酸酯(Span)吐温—斯盘与环氧乙烷的反应物(Tween)尼纳尔—是指十二酰二乙醇胺(Ninol)尼凡丁—聚氧乙烯脂肪胺(Neovadine)

第34页:稀溶液与浓溶液

四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液稳定化稳定化憎水基亲水基和水相斥和水吸引

第35页:极稀溶液

四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液1.极稀溶液溶液中表面活性剂单分子界面吸附层中的表面活性剂分子极稀溶液

第36页:稀溶液

四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液2.稀溶液溶液中表面活性剂的缔合分子溶液中表面活性剂单分子界面吸附层中的表面活性剂分子小缔合体

第37页:较浓溶液与临界胶束浓度

四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液3.较浓溶液胶束:溶液中表面活性剂分子的结合体(规则的缔合体)临界胶束浓度(cmc):表面活性剂在溶液中开始明显生成胶束的浓度胶束

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第46页:浓溶液与增溶作用

四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液4.浓溶液增溶作用

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第50页:起泡作用

五、表面活性剂的作用1.起泡作用定义:指表面活性剂使泡沫易于产生并在产生后有一定的稳定作用。这种活性剂称为起泡剂。作用机理:降低表面张力;形成牢固界面膜

第51页:乳化作用

五、表面活性剂的作用2.乳化作用定义:指表面活性剂使乳状液易于产生并在产生后有一定的稳定作用。这种活性剂称为乳化剂。作用机理:油油油水水油水水o/ww/o

第52页:增溶作用

3.增溶作用定义:指表面活性剂使难溶的固体或液体的溶解度显著增加的作用。作用机理:增溶在胶束中五、表面活性剂的作用油水

第53页:增溶与乳化的区别

水增加水水油油增加油增溶作用乳化作用有相界面无相界面

第54页:润湿反转作用

五、表面活性剂的作用4.润湿反转作用定义:表面活性剂使固体表面润湿性向相反方向转化的作用。这种表面活性剂称为润湿反转剂或润湿剂。作用机理

第55页:润湿反转机理

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第56页:洗净作用

5.洗净作用定义:表面活性剂使一种液体将其它物质从固体表面上洗脱下来的作用。作用机理洗净作用是一种综合作用:润湿反转、乳化、增溶等。五、表面活性剂的作用

第57页:洗涤过程

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第58页:

第59页:结构与性能关系

六、表面活性剂的结构性能关系1、起泡剂2、乳化剂3、润湿剂4、增溶剂

第60页:起泡剂的分子结构

1.起泡剂的分子结构易于起泡的分子结构:降低表面张力能力强。亲水与亲油性要平衡,即相差不大。对于特定的亲水基团,烃链长度要合适。具有稳泡作用的分子结构:起泡剂的吸附层要有足够的强度。非极性部分最好没有分支非极性部分若有苯基,则最好在烃链的一端;苯环上的烃基与亲水基团处于对位有一个亲水基团

第61页:

第62页:起泡剂结构(续)

1.起泡剂的分子结构易于起泡的分子结构:降低表面张力能力强。亲水与亲油性要平衡,即相差不大。对于特定的亲水基团,烃链长度要合适。具有稳泡作用的分子结构:起泡剂的吸附层要有足够的强度。非极性部分最好没有分支非极性部分若有苯基,则最好在烃链的一端;苯环上的烃基与亲水基团处于对位有一个亲水基团

第63页:

第64页:起泡剂的分子结构(续)

1.起泡剂的分子结构易于起泡的分子结构:降低表面张力能力强。亲水与亲油性要平衡,即相差不大。对于特定的亲水基团,烃链长度要合适。具有稳泡作用的分子结构:起泡剂的吸附层要有足够的强度。非极性部分最好没有分支非极性部分若有苯基,则最好在烃链的一端;苯环上的烃基与亲水基团处于对位有一个亲水基团

第65页:

第66页:水包油型乳化剂的分子结构

(1)同起泡剂类似(2)O/W乳状液:亲水性稍大于亲油性假定亲油基C12~C18,则亲水基为:—SO3Na、—SO3K—COONa、—COOK磷酸钠(钾)盐硫酸钠(钾)盐[ CH2CH2O ]n,n大于42.乳化剂的分子结构

第67页:油包水型乳化剂的分子结构

(3)W/O乳状液:亲水性稍小于亲油性假定亲油基C12~C18,则亲水基为:—OH、—COOH钙的羧酸盐(磺酸盐、硫酸盐〕[ CH2CH2O ]n,n=1,22.乳化剂的分子结构

第68页:

第69页:润湿剂的分子结构

3.润湿剂的分子结构(1)通过物理吸附作用烃链长度合适,有良好的亲水亲油平衡易吸附,不易形成胶束:最好有极性或非极性分支。

第70页:砂岩表面特点

砂岩表面特点:A表面是羟基化了的B表面带负电晶格取代(2)通过表面反应(砂岩)

第71页:砂岩的羟基化表面

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第72页:砂岩表面带电分析

砂岩表面带电分析

第73页:高岭石

砂岩表面带电分析高岭石

第74页:蒙脱石

砂岩表面带电分析蒙脱石

第75页:伊利石

砂岩表面带电分析伊利石

第76页:砂岩表面带电示意

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第77页:与羟基反应

•与羟基反应:十二烷基二甲基一氯甲硅烷表面活性剂对砂岩表面润湿性的改变

第78页:与表面负电荷的作用

表面活性剂对砂岩表面润湿性的改变•与表面负电荷(负离子)发生静电作用:阳离子表面活性剂

第79页:增溶剂的分子结构

4.增溶剂的分子结构易于形成胶束的活性剂。结构特点:烃链没有分支;烃基上只有一个亲水基;亲水基在烃链的一端。

第80页:HLB 值的定义

1.HLB值的定义:用来衡量表面性剂的亲水亲油平衡关系的指标。H——Hydrophilic(亲水的)L——Lipophilic(亲油的)(Lyophobic/Hydrophobic疏水的)B——Balance(平衡)七、表面活性剂的HLB值

第81页:HLB 值的实验测定

2. HLB值的实验测定(乳化法)(1)两个标准的确定:油酸,HLB=1油酸钠,HLB=18一个现象两个标准三个步骤

第82页:标准液的配制

(2)不同HLB标准液的配制具有加和性

第83页:油乳化所需的 HLB 值

(3)测定油乳化所需的HLB值将配好的混合表面活性剂乳化一种油,并把乳化最稳定的混合表面活性剂的HLB值称作这种油乳化所需的HLB值。

第84页:油乳化所需 HLB 的两个数据

一种油乳化所需HLB值有两个数据

第85页:例题:煤油乳化

例如:已知油酸钠的HLB为18,用未知HLB的活性剂与之复配来乳化煤油(O/W),当两者比例为0.45:0.55时最稳定,得到:(4)测定表面活性剂的HLB值

第86页:HLB 与亲水亲油性

与表面活性剂的亲水性和亲油性如何相关?

第87页:HLB 的计算:基数法

3.HLB的计算(1)基数法(基团贡献法)适用于一些阴离子表面活性剂

第88页:

第89页:基数法例题

例题:HLB=7+19.1-17×0.475=18.0HLB=7+38.7-12×0.475=40.0

第90页:HLB 的计算:质量分数法

(2)质量分数法适应于含聚氧乙烯基团的非离子型活性剂。3. HLB的计算

第91页:质量分数法例题

例题亲水基质量=4666亲油基质量=2046HLB=4666/(4666+2046)×20=14

第92页:氧乙烯数的影响

氧乙烯数对表面活性剂亲水性如何影响?

第93页:聚氧乙烯链的亲水性

非离子表面活性剂的亲水性靠聚氧乙烯链,为什么聚氧乙烯链具有亲水性呢?在无水时OOOOCH2CH2CH2CH2CH2CH2在有水时CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OOOOOOOH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O

第94页:聚氧乙烯聚氧丙烯醚

CH3—CH—O ( C3H6O )m( C2H4O )nHCH2—O ( C3H6O )m( C2H4O )nH聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚m=17,n=53时,代号为“2070”:分子式中聚氧丙烯链的原子相对分子质量约为2000,而聚氧乙烯链原子相对分子质量占整个分子相对分子质量的70%(或m+n=17+53=70)。

第95页:HLB 值与用途的对应

4.活性剂的HLB值与应用的关系油包水型乳化剂:3~6水包油型乳化剂、起泡剂:7~18润湿剂:12~15洗净剂:13~15增溶剂:15~18

第96页:重要的表面活性剂

八、重要的表面活性剂1、了解合成方法2、掌握表面活性剂的主要性能3、掌握表面活性剂的主要特点

第97页:烷基磺酸钠

1.烷基磺酸钠(AS)C12~C18的烷基磺酸钠有很好的水溶性。相对分子质量超过380,烷基碳原子数超过20时,变成亲油的表面活性剂。

第98页:烷基磺酸盐的合成

烷基磺酸盐的合成

第99页:烷基苯磺酸钠

2.烷基苯磺酸钠(ABS)烷基苯磺酸钠的苯环约相当于烷烃中3.5~4个碳原子的作用。其性质与烷基磺酸盐大体相同。

第100页:烷基苯磺酸钠的合成

烷基苯磺酸钠的合成

第101页:季铵盐型表面活性剂

3.季铵盐型表面活性剂季铵盐型表面活性剂可用于含酸、含碱或含钙、镁离子的水中。季铵盐型表面活性剂和阴离子型表面活性剂复配,高浓度发生沉淀,低浓度常有显著的协同效应。High salt-resistance

第102页:

第103页:季铵盐型的合成

季铵盐型表面活性剂的合成

第104页:

第105页:聚氧乙烯烷基醇醚

4.聚氧乙烯烷基醇醚(平平加型)由烷基醇和环氧乙烷反应生成:烷基的碳原子数通常为10~20氧乙烯的聚合度为1~100烷基中碳原子数越多,表面活性剂越亲油氧乙烯聚合度越大,表面活性剂越亲水

第106页:环氧乙烷

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第107页:非离子表面活性剂的特点

非离子表面活性剂特点存在浊点,只能在浊点以下使用通常把某一质量分数的表面活性剂水溶液出现浑浊时的温度称为该质量分数下的浊点。主要靠聚氧乙烯基(即醚链)与水形成氢键而溶于水的。由于温度升高,氢键减弱,所以聚氧乙烯烷基醇醚在水中的溶解度也是随着温度升高而下降的。

第108页:键能范围

键能在10~40kJ·mol-1

第109页:氢键的定义

什么是氢键氢键是指分子中与电负性很大的原子X以共价键相连的H原子和另一分子中的一个电负性很大的原子Y之间形成的一种弱键:X—H…Y。X,Y最常见的为F,O,N,有时可为Cl,S等。当H原子与X共价结合时,由于X电负性很大,强烈吸引价电子,使H带部分正电荷,这个半径很小的H与有孤对电子而电负性较强的Y原子接触时,既有静电作用,又有共价作用而形成氢键。氢键有以下特点:①键能在10~40kJ·mol-1范围内,因此远比化学键弱,却比范德华力稍强的键。氢键键长是指X到Y的距离,它比共价键键长大得多,但是比范德华半径之和要小。②具有方向性和饱和性:形成氢键的3个原子中X与Y尽量远离,其键角常在120°~180°,H的配位数为2。

第110页:氢键与溶解性

有氢键29.3KJ/mol温度升高氢键破坏溶解性降低

第111页:浊点的定义

非离子表面活性剂特点存在浊点,只能在浊点以下使用通常把某一质量分数的表面活性剂水溶液出现浑浊时的温度称为该质量分数下的浊点。主要靠聚氧乙烯基(即醚链)与水形成氢键而溶于水的。由于温度升高,氢键减弱,所以聚氧乙烯烷基醇醚在水中的溶解度也是随着温度升高而下降的。特别适用于有钙、镁离子和矿化度高的地层High salt toleranceLow temperature resistance

第112页:

第113页:温度升高与胶束形成

温度升高,溶解性降低,分子不易分散而易于聚集,表现为在较低浓度时形成胶束。

第114页:其它影响因素

其它影响因素

第115页:酸与无机盐对浊点的影响

酸、无机盐对浊点影响在酸中,硫酸使浊点略有下降,盐酸则使浊点上升。盐类的作用如硫酸盐则使水分子缔合加强,有机相内的水分子减少,即水分子与醚键原子结合的氢键脱开。这种脱水机理使表面活性剂聚集数增加,因而降低了浊点。浊点上升则与聚集相的水合作用有关。加入高氯酸盐、硫氰化钠均可使浊点提高。

第116页:聚氧乙烯烷基苯酚醚

5.聚氧乙烯烷基苯酚醚(OP型)表面活性剂碳原子数通常为8~12,而氧乙烯的聚合度为1~100存在浊点,只能在浊点以下使用特别适用于有钙、镁离子和矿化度高的地层Octyl辛基Nonyl壬基

第117页:

第118页:斯盘型表面活性剂

6.斯盘型和吐温型表面活性剂斯盘型由脂肪酸与山梨糖醇(酐)通过酯化反应生成

第119页:

第120页:

第121页:油溶性乳化剂

均为油溶性表面活性剂,常用作W/O乳化剂

第122页:吐温型表面活性剂

•吐温(Tween)型

第123页:聚氧丙烯型表面活性剂

亲油基由氧丙烯链节组成。聚氧丙烯的相对分子质量超过1000就具有亲油的性质(每一个-C3H6O-约相当0.4个-CH2-的作用)属于高分子表面活性剂7.聚醚型表面活性剂

第124页:

第125页:两性表面活性剂的特点

•有两个亲水基团•水溶性好,耐盐能力强•耐温能力强(含酯键除外)•很有发展前景的表面活性剂8.非离子-阴离子型两性表面活性剂

第126页:

第127页:

第128页:

第129页:

第130页:含氟表面活性剂

9.含氟表面活性剂含氟表面活性剂是指碳链中的氢原子为氟原子取代的表面活性剂。(1)表面活性高它的水溶液的表面张力可低至20 mN·m-1(有些甚至可低至12mN·m-1)。(2)化学性质稳定耐温、耐酸、耐碱、耐氧化剂含氟表面活性剂主要与一般表面活性剂复配使用(价格高)

第131页:四氯化碳与水界面

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第132页:

第133页:参考文献

CCl4-水赵国玺,表面活性剂作用原理

第134页:

第135页:第二节 高分子

第二节高分子

第136页:高分子的定义

一、高分子的特点1.高分子的定义指相对分子质量从几千到几百万(甚至几千万)的化合物。通常是由一种或几种低分子聚合而成,又称为聚合物或高聚物。2.高分子与低分子的区别(1)高分子的分子间力比低分子大色散力随相对分子质量的增大而增大色散力常常超过定向力、诱导力而起主要作用

第137页:高分子与低分子的区别

2.高分子于低分子的区别(1)高分子的分子间力比低分子大(2)高分子的构象多构象:角不变的情况下绕单键进行内旋转而产生的高分子构象多构成高分子的原子多高分子蜷曲程度不同

第138页:

第139页:构象

2.高分子于低分子的区别(1)高分子的分子间力比低分子大(2)高分子的构象多构象:同种分子在运动中的各种形象分子中的原子在保持键角不变的情况下绕单键进行内旋转而产生的高分子构象多构成高分子的原子多高分子蜷曲程度不同

第140页:

第141页:多分散性

(1)高分子的分子间力比低分子大(2)高分子的构象多(3)高分子具有多分散性高分子是一种大小不同的同系分子的混合物,称为多分散性2.高分子于低分子的区别

第142页:单体、链节与聚合度

(1)高分子是由低分子聚合而成的,组成高分子的低分子称为单体。(2)高分子是由许多重复单元通过共价键连接而成,重复单元称为链节。(3)重复单元的数目,称为链节数。(4)链节中元素相对原子质量的总和叫做链节相对分子质量。二、高分子的相对分子质量

第143页:

第144页:相对分子质量的四种表示

二、高分子的相对分子质量1数均相对分子质量2重均相对分子质量3粘均相对分子质量4 Z均相对分子质量高分子的多分散性

第145页:数均相对分子质量

1.数均相对分子质量MrnMri——分子i的相对分子质量;Ni——相对分子质量为Mri的分子的总数目;xi——相对分子质量为Mri的分子的分子分数。

第146页:数均分子量例题

有一种高分子,有相对分子质量105的分子1000个和相对分子质量106的分子500个混合而成。端基分析、冰点降低、沸点升高、渗透压、蒸气压降低等方法测得。

第147页:重均相对分子质量

2.重均相对分子质量MrwMri——分子i的相对分子质量;Ni——相对分子质量为Mri的分子的总数目;mi——相对分子质量为Mri的分子的总质量wi——相对分子质量为Mri的分子的质量分数;

第148页:重均分子量例题

有一种高分子,有相对分子质量105的分子1000个和相对分子质量106的分子500个混合而成。用光散射法测得。

第149页:Z 均相对分子质量

3. Z均相对分子质量Mrz

第150页:Z 均分子量例题

有一种高分子,有相对分子质量105的分子1000个和相对分子质量106的分子500个混合而成。用超速离心法测得的相对分子质量为Z均相对分子质量。

第151页:粘均相对分子质量

4.粘均相对分子质量Mrv用粘度法测得。

第152页:粘均分子量例题

有一种高分子,有相对分子质量105的分子1000个和相对分子质量106的分子500个混合而成。(a=0.6)

第153页:几种分子量的关系

5.几种相对分子质量的关系

第154页:分子量分布的意义

5.几种相对分子质量的关系Mrn≤Mrw≤MrzMrn=Mrw=Mr说明高分子是均一的。Mrw/Mrn或Mrz/Mrn越大,分子量分布越分散当a=1时,Mrv=Mrw当0<a<l时,Mrn<Mrv<Mrw

第155页:聚合反应

四、聚合反应由低分子生成高分子的反应叫聚合反应。聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。

第156页:加聚反应

1.加聚反应定义:加聚反应是由许多相同或不相同的低分子化合为高分子,但无任何新的低分子产生的过程。产物:由加聚反应得到的产物叫加聚物。分类:加聚物分为均加聚物和共加聚物。

第157页:缩聚反应

2.缩聚反应定义:由许多相同或不相同的低分子化合为高分子,但同时有新的低分子(例如水、氨或氯化氢)产生的过程。产物:由缩聚反应得到的产物叫缩聚物。分类:缩聚物分为均缩聚物和共缩聚物。

第158页:直链线型结构

五、高分子的结构——结构的分类(1)直链线型结构由高分子链节连成长链的高分子由于长链高分子中原子的内旋转,直链线型高分子除采取伸直的构象外,主要采取蜷曲的构象(2)支链线型结构由链节连成长链高分子外,在长链的周围还有相当数量的侧链,有时侧链上还有分支连成长链的部分叫主链,而连在主链周围的侧链叫支链。(3)交联体型结构当高分子的链与链间用交联链把它们连接起来,就形成交联体型结构

第159页:

第160页:官能度

五、高分子的结构——产生不同结构高分子的原因官能度:指合成高分子的单体中能生成新键的活性点数目。合成高分子的单体的官能度≥2。若合成高分子单体的官能度=2,又不发生任何副反应,形成直链线型高分子。若聚合反应中存在有官能度>2的单体,根据反应物的比例和聚合程度,产物可以是直链线型、支链线型或交联体型的高分子。

第161页:自由基聚合

引发剂自由基聚合

第162页:最大官能度

最大官能度官能度只能针对具体的反应而言。

第163页:高分子链节结构示意

本页以图片为主,源文件仅提取到页眉文字,建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第164页:

第165页:

第166页:按结构分类

六、高分子的分类1.按高分子结构分类线型高分子直链线型高分子支链线型高分子体型高分子

第167页:按性质分类

六、高分子的分类2.按高分子性质分类按溶解性分水溶性高分子油溶性高分子油水都不溶的高分子按对热的性质分热塑性(即加热后可以流动,冷后固化,并可反复进行)高分子热固性(即加热固化后,再加热也不熔化)高分子。

第168页:按来源分类

六、高分子的分类3.按高分子的来源分类生化高分子天然高分子合成高分子

第169页:生化高分子的命名

七、高分子的命名1.生化高分子的命名主要按来源命名。由黄单胞杆菌属(Xanthomonas)细菌发酵而来的胶叫黄胞胶(xanthanGum)。2.天然高分子的命名天然高分子也主要按来源命名。从海洋低等植物褐藻来的胶叫褐藻胶;从豆科植物田箐种子胚乳来的胶叫田青胶等。

第170页:合成高分子的命名

七、高分子的命名3.合成高分子的命名合成高分子常按合成的基本反应和原料命名。

第171页:加聚物的命名

合成高分子的命名(l)均加聚物在合成单体的前面加一“聚”字聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺(2)共加聚物在合成单体后面加“共聚物”等字乙烯与苯乙烯共聚物、丙烯酸与二乙烯苯共聚物、辛基苯乙烯与苯乙烯磺酸钠共聚物

第172页:缩聚物的命名

(3)均缩聚物在合成单体前面加一“聚”字聚乙二醇(4)共缩聚物在合成单体后面加“树脂”两字如酚醛树脂、脲醛树脂等对共缩聚物,也可不叫“树脂”,而直接在单体后面加“缩聚物”等字。如酚醛树脂可叫苯酚与甲醛的缩聚物,脲醛树脂可叫尿素与甲醛的缩聚物合成高分子的命名

第173页:代号与商品名称

代号和商品名称聚乙烯(Polyethylene): PE羧甲基纤维素(Carboxymethyl cellulose):CMC聚丙烯酰胺(Polyacrylamide):PAM水解聚丙烯酰胺(hydrolyzedpolyacrylamide):HPAM、PHPA黄胞胶:XG聚酰胺:尼龙聚丙烯腈:腈纶聚甲基丙烯酸甲酯:有机玻璃

第174页:重要的高分子

八、重要的高分子1聚乙烯2聚丙烯酰胺3酚醛树脂4环氧树脂5纤维素6黄胞胶

第175页:聚乙烯的合成

1.聚乙烯—合成聚乙烯是由乙烯聚合制得。分为低压聚乙烯和高压聚乙烯。在120~200MPa、170~200℃及催化下,乙烯聚合产生如下高压聚乙烯。

第176页:支链度

1.聚乙烯—支链度1000个碳原子上的甲基个数。

第177页:聚乙烯的性质

1.聚乙烯—性质共性:不溶于水,60℃以上可在油溶性溶剂中先溶胀,后溶解。不同点:

第178页:聚丙烯酰胺的合成

2.聚丙烯酰胺—合成引发剂

第179页:聚丙烯酰胺的性质

2.聚丙烯酰胺—性质聚丙烯酰胺不溶于汽油、煤油、柴油、苯、甲苯和二甲苯,溶于水。水溶液在93℃以后明显地发生热降解反应

第180页:部分水解聚丙烯酰胺

PAM部分水解,叫部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),HPAM有更好的增粘能力水解度2.聚丙烯酰胺—与碱的反应

第181页:亚胺化反应

发生:在强酸性下进行(pH<2.5)结果:使溶解度降低。2.聚丙烯酰胺—亚胺化反应

第182页:与醛的反应

聚丙烯酰胺可与甲醛作用生成羟甲基化聚丙烯酰胺(注意pH值条件)2.聚丙烯酰胺—与醛反应

第183页:阳离子型聚丙烯酰胺

2.聚丙烯酰胺—与醛反应羟甲基化聚丙烯酰胺与胺的盐酸盐作用,可得阳离子型聚丙烯酰胺可以用作絮凝剂、粘土稳定剂等。

第184页:降解反应

定义:高分子在物理因素或化学因素作用下发生的相对分子质量降低的反应。2.聚丙烯酰胺—降解反应因素:在光、热、机械、氧化剂作用下的降解。

第185页:

第186页:交联反应

定义:线型高分子通过分子间化学键的形成而产生体型高分子的过程。HPAM交联剂:能使线型高分子产生交联的物质醛类:甲醛、乙醛、乙二醛高价金属离子:Zr4+、Ti4+、Cr3+、Al3+2.聚丙烯酰胺—交联反应

第187页:与醛的交联

HPAM与醛的交联醛冻胶

第188页:与高价金属离子的交联

HPAM与高价金属离子的交联高价金属离子先生成多核羟桥络离子;多核羟桥络离子与聚合物交联形成各种冻胶

第189页:多核羟桥络离子的形成

多核羟桥络离子-高价金属离子交联剂形成2.水解3.羟桥作用1.络合

第190页:进一步水解与羟桥作用

4.进一步水解和羟桥作用多核羟桥络离子-高价金属离子交联剂形成羟桥核

第191页:锆冻胶

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第192页:铬冻胶

铬冻胶用Cr3+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带-COO-的聚合物(如HPAM)生成。Cr3+可来自KCr(SO4)2、CrCl3、Cr(NO3)2、Cr(CH3COO)3由Cr6+(如K2Cr2O7、Na2Cr2O7)用还原剂(如Na2S2O3、Na2SO3、NaHSO3)还原得到

第193页:

第194页:浅调示意图

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第195页:深部调剖

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第196页:深部调驱

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第197页:酚醛树脂

3.酚醛树脂由苯酚与甲醛通过缩聚反应生成:(1)热固性酚醛树脂(2)热塑性酚醛树脂

第198页:热固性酚醛树脂的合成

合成条件碱性催化剂(例如氢氧化钠、氢氧化钡)苯酚和甲醛的摩尔比小于1物理性质易溶于丙酮、乙醇或乙酸乙酯;微溶于水;不溶于汽油、煤油、柴油、苯、甲苯、二甲苯等非极性溶剂。热固性酚醛树脂—合成与性质羟甲基

第199页:热固性树脂的固化

热固性酚醛树脂加热后,可变成不溶不熔的交联体型的酚醛树脂。热固反应可在催化剂作用下加速进行。例如用酸性催化剂(如盐酸、草酸或可产生酸的盐如氯化亚锡、氯化铵等)热固性酚醛树脂—固化反应固化胶结剂

第200页:改性反应

在酚醛树脂中引入亲水的聚氧乙烯链节,产物的水溶性可以大大提高,由于它的支链结构,对水有很好的增粘作用。热固性酚醛树脂—改性反应

第201页:热塑性酚醛树脂

合成酸性催化剂(例如盐酸、草酸)苯酚对甲醛的摩尔比大于1性质固化需外加交联剂(HCHO、N4(CH2)6)热塑性酚醛树脂—合成、性质、固化

第202页:

第203页:环氧树脂的合成

4.环氧树脂—合成凡含环氧基的树脂都叫环氧树脂由环氧氯丙烷与二酚基丙烷(也叫双酚A),在氢氧化钠催化下制得。环氧基

第204页:

第205页:环氧树脂的交联

6环氧树脂——交联反应交联反应是环氧树酯由线性结构变为体形结构的过程;常用多烯多胺作交联剂。

第206页:

第207页:

第208页:环氧树脂的添加剂

4环氧树脂——添加剂增韧剂
如邻苯二甲酸二丁酯稀释剂:如丙酮、乙醇
填充剂
如铁粉、铝粉、氧化铝、云母粉、玻璃粉等)

第209页:聚糖

5、聚糖聚糖可由单糖缩聚而成单糖指符合通式Cn( H2O )n一类最简单的碳水化合物。

第210页:

第211页:糖的 α、β 结构

糖的α、β结构邻位顺式羟基1C

第212页:纤维素的合成

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第213页:纤维素的水解

纤维素——水解反应

第214页:纤维素的降解

纤维素——降解反应在氧化剂(例如氧、过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸铵)作用下,产生醛基、酮基或羧基。

第215页:氧化降解

在氧化碳原子β位置的C-O键产生断裂,引起纤维素降解纤维素——降解反应

第216页:纤维素的交联

纤维素——交联反应甲醛、草酸等一些有两个官能度的化合物可做交联剂。

第217页:纤维素的衍生物

(1)钠羧甲基纤维素(2)纤维素硫酸酯钠盐(3)羟乙基纤维素纤维素——衍生物

第218页:钠羧甲基纤维素的制备

钠羧甲基纤维素(CMC)钠羧甲基纤维素是以纤维素为原料,通过羧甲化反应制得。

第219页:钠羧甲基纤维素

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第220页:羧甲基纤维素的性质

白色絮状固体,易溶于水有较好的增粘能力-COONa在水中解离,使高分子的链节带上负电而互相排斥从而使高分子的蜷曲程度减小,降解(水解降解、氧化降解)反应交联反应:通过-COONa与高价金属离反应钠羧甲基纤维素(CMC)

第221页:羧甲基纤维素的交联

CMC用二价金属离子的交联

第222页:纤维素硫酸酯钠盐

以纤维素为原料制备比钠羧甲基纤维素有更好的耐高价金属离子的能力纤维素硫酸酯钠盐

第223页:羟乙基纤维素

以纤维素为原料,通过碱化和羟乙基化(用氯乙醇)制得。非离子型的水溶性高分子碱性条件下用铬的多核羟桥络离子络离子交联。羟乙基纤维素多核羟桥络离子络离子

第224页:豆胶

豆胶从豆科植物种子胚乳来的胶,主要组成是半乳甘露聚糖。

第225页:豆胶的交联

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第226页:黄胞胶

6.生化高分子黄胞胶(Xanthan Gum):将黄单胞杆菌属(Xanthomonas)的细菌接种于发酵液中,发酵制得增粘能力好,粘温性能好,耐盐,耐剪切可为高价金属(如铬)的多核羟桥络离子交联。

第227页:

第228页:黄胞胶的降解问题

黄胞胶的使用有两个问题(1)降解主要是氧化降解(由溶解氧引起),热降解(超过80℃即易发生)和生物降解(由细菌引起)。为解决降解问题,可使用相应的添加剂如除氧剂,热稳定剂和杀菌剂等。(2)微胶和堵塞物的存在微胶是相对分子质量大、溶解度低的聚合物;堵塞物主要来自菌体。悬浮在黄胞胶的水溶液中,并在通过油层渗滤面时形成滤饼,引起堵塞。为解决这个问题,已提出许多方法,如超微过滤法、粘土絮凝法、酶澄清法和化学分解法等。

第229页:结束页

祝同学们学习进步!谢谢大家,再见!

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