水溶性高分子.pptx

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1、1 1一、水溶性高分子的结构特点1 1、基本概念、基本概念高分子种类结构特点性能及应用？水溶性高分子水溶性高分子 水溶性高分子在水中能溶解或溶胀而形成溶液或均匀分散体系的一种亲水性的高分子化合物；又称为“水溶性聚合物”。第1页/共39页2 22 2、结构特点、结构特点一、水溶性高分子的结构特点聚丙烯酰胺改性淀粉壳聚糖果胶第2页/共39页3 3一、水溶性高分子的结构特点水溶性高分子个共同的结构特点：分子中均含有亲水性基团。改性纤维素淀粉第3页/共39页4 4一、水溶性高分子的结构特点据聚合条件，可控制分子量从几百到几千万。控制聚合条件，合成一定数目和强度的亲水基。3 3、特殊性质、特殊性质分子量

2、可控性亲水基可控性活性基再反应性据生产的需要，可再反应，生成新的官能团。第4页/共39页5 5二、水溶性高分子的分类方法1 1、来源分类、来源分类水溶性高分子天然类半合成类合成类淀粉类植物胶动物胶海藻胶改性淀粉类改性纤维素缩合类聚合类其他半合成类第5页/共39页6 6二、水溶性高分子的分类方法2 2、分子量分类、分子量分类低分子量高分子量超高分子量3 3、用途分类、用途分类驱油剂聚丙烯酰胺改性淀粉瓜 胶絮凝剂聚丙烯酸改性纤维素壳聚糖第6页/共39页7 7三、天然类水溶性高分子1 1、制备、制备动植物物理方法物理化学天然类水溶性高分子2 2、种类、种类淀粉类：小麦、土豆、玉米、甘薯及米粉等 海藻

3、类：藻蛋白酸钠、琼胶等 植物胶：阿拉伯胶、黄耆胶、槐豆胶、大豆胶等 动物胶：骨胶、明胶、干酪素、甲壳质（壳聚糖）等 微生物：胍胶、黄原胶等 第7页/共39页8 83 3、应用、应用三、天然类水溶性高分子 天然的水溶性高分子主要应用于食品工业和医药工业中。如从海洋植物中提取出来的琼胶，广泛应用于糕点、罐头食品、糖果；从金合欢树中提取出来的阿拉伯胶广泛应用于食品工业中，作为食品的乳化稳定剂、增稠剂、粘合剂等，如可乐型碳酸饮料（乳化稳定剂）、粉状果汁（增稠剂）、棉花糖（粘合剂）等。第8页/共39页9 9四、半合成类水溶性高分子1 1、制备、制备天然化合物化学改性一定条件半合成类水溶性高分子2 2、种

4、类、种类改性淀粉改型纤维素取代改性酯化改性接枝改性烷基化改性羧基化改性羟基化改性第9页/共39页1010四、半合成类水溶性高分子3 3、应用、应用 改性淀粉中的氧化淀粉不仅可以作为纺织工业的上浆剂、食品工业的添加剂（如软糖的稳定剂），还可以用于纸板、墙板、隔音板等建筑材料的粘合剂。改性纤维素拓宽了纤维素的应用领域广泛应用于洗涤工业、纺织印染工业、食品工业、石油开采工业等领域。第10页/共39页1111五、合成类水溶性高分子1 1、种类、种类聚合类聚丙烯酰胺聚丙烯酸聚乙二醇聚氧化乙烯聚马来酸酐缩合类聚胺树脂氨基树脂酚醛树脂环氧树脂聚氨酯树脂第11页/共39页1212五、合成类水溶性高分子2 2、

5、发展史、发展史 合成水溶性高分子仅有几十年的历史，但其发展很快，其品种和数量已经远远超过了天然和半合成水溶性高分子。聚丙烯酰胺1893成功国外国内1954工业化60年代试产70年代大规第12页/共39页1313五、合成类水溶性高分子3 3、发展快的原因、发展快的原因高效性100千克颜料的黏合剂：13kg动物胶；7kg聚乙烯醇多样化 品种和规模性能和用途 生物耗氧量低BOD变通性大价格和质量 第13页/共39页14147.2 水溶性高分子的性能一、水溶性高分子的溶解性二、水溶性高分子的流变特性三、水溶性高分子的分子量四、水溶性高分子的应用性能第14页/共39页1515一、水溶性高分子的溶解性1

6、1、影响因素、影响因素分子结构线形、支链及体型高分子原因？结晶度淀粉与纤维素？外界因素温度、搅拌速度及压力等分子量M好？好？第15页/共39页1616一、水溶性高分子的溶解性2 2、提高溶解性的方法、提高溶解性的方法引入亲水基化学反应COOH、OH、CONH等降低结晶度聚合过程引入歧化点链终止剂引入反电解质斥力作用防止分子链发生卷曲第16页/共39页1717二、水溶性高分子的流变特性1 1、牛顿流体、牛顿流体极低或极高剪切速率 三采驱油液2 2、非牛顿流体、非牛顿流体触变体与流凝体0n1 n1 假塑体胀流体涂料第17页/共39页1818三、水溶性高分子的分子量聚丙烯酸2000-5000几百万-

7、几千万几万-几十万阻垢分散剂增稠剂絮凝剂1 1、重要性、重要性2 2、表示方法、表示方法数均分子量冰点降低法沸点升高法端基滴定法渗透压第18页/共39页1919重均分子量光散射法三、水溶性高分子的分子量粘均分子量粘度法Z均分子量凝胶渗透色谱法四者关系：第19页/共39页2020四、水溶性高分子的应用性能1 1、分散作用、分散作用例子钻井液泥浆聚丙烯酸 悬浮剂 防止卡钻工业废水聚丙烯酸 分散剂 防止沉积分散作用工业废水工业废水表面活性 保护胶体降低表面张力，润湿，吸附通过亲水性形成胶体锅炉、冷却、油漆等第20页/共39页2121四、水溶性高分子的应用性能2 2、絮凝作用、絮凝作用絮凝作用物理作用

8、 化学作用吸附 聚结 沉降活泼基团化学键改变表面基团无机絮凝剂有机絮凝剂硫酸铝、聚合铝、明矾、硫酸亚铁等木质素、甲壳质、改性淀粉、PAM等第21页/共39页2222四、水溶性高分子的应用性能3 3、增稠作用、增稠作用增稠方式自身粘度增加 与化合物作用增加水体粘度4 4、减摩作用、减摩作用聚丙烯酰胺用作调剖堵水剂第22页/共39页2323四、水溶性高分子的应用性能5 5、表面活性、表面活性表面活性亲水性基团 疏水性基团两者比例调配6 6、电化学性质、电化学性质不同水解度的聚乙烯醇阴离子型阳离子型两性离子型溶解性静电斥力共存离子作用第23页/共39页24247.3 水溶性高分子的发展趋势一、国内外

9、的生产现状二、水溶性高分子的应用现状三、水溶性高分子的发展前景第24页/共39页2525一、国内外的生产现状1 1、国外的生产现状、国外的生产现状水溶性高分子水溶性高分子其他其他北美北美日本日本西欧西欧49.44%34.57%5.99%10.05%第25页/共39页2626一、国内外的生产现状2 2、国内的生产现状、国内的生产现状 天然水溶性高分子的生产和应用具有很悠久的历史，如淀粉、阿拉伯胶、骨胶等。半合成水溶性高分子只有五六十年的历史，如淀粉衍生物、纤维素衍生物等。合成水溶性高分子的发展较晚，年产量近30万吨。聚丙烯酰胺、高吸水性树脂、淀粉衍生物等第26页/共39页2727二、水溶性高分子

10、的应用现状 水溶性高分子由于其分子中含有大量离子性或非离子性亲水基团，如-SO3H-COOH、-OH、-NHR、-O-基等，从而具有许多优异的物理化学性质，如粘合性、成膜性、润滑性、成胶性、鳌合性、分散性、减阻性、增稠性等，在采油、水基涂料、医药、造纸、环保，食品与纺织工业等领域都得到了广泛应用。聚丙烯酰胺作为驱油剂提高原油采收率；聚乙二醇作为粘结剂改善片状药的形状；交联淀粉作为润滑剂改善医用手套的柔和性等。第27页/共39页2828三、水溶性高分子的发展前景合成类水溶性高分子半合成类水溶性高分子天然水溶性高分子低毒性水溶性高分子无毒性水溶性高分子低分子量水溶性高分子超高分子量水溶性高分子第2

11、8页/共39页29297.4 水溶性高分子的合成工艺一、水溶液中均相聚合二、反相乳液聚合三、沉淀聚合四、双水相聚合五、聚合物化学反应第29页/共39页 一、水溶液中均相聚合基本组成；单体 引发剂 水（溶剂）概念：单体和引发剂溶于水中的聚合聚合反应类型：自由基溶液聚合第30页/共39页水相中自由基聚合反应特点优点：体系初始粘度低，混合和传热较易 温度容易控制可减弱凝 胶效应 生产工艺简单，易于操作缺点：a单体浓度较低，聚合速率较慢，设备生产能力较低；b单体浓度较低和向溶剂链转移的双重 聚合物分子量降低C 残留单体浓度较高第31页/共39页 二、反相乳液聚合基本组成；单体 引发剂 水（溶 剂）水相

12、 油性溶剂 乳化剂 油相 概念：单体和引发剂溶于水中 分散在油相中聚合反应类型：自由基溶液聚合第32页/共39页反相乳液聚合反应特点优点：单体初始浓度高 分子量大 设备生产能力高 残留单体浓度较低缺点：a单体浓度较高，聚合速率较快，反应热值高b油相溶剂选择：极性、黏度、沸点、毒性 可选溶剂：液体石蜡、煤油C 工艺控制复杂第33页/共39页 三、沉淀聚合基本组成；单体 引发剂 溶 剂 概念：聚合反应单体 聚合产物 聚合反应类型：自由基溶液聚合在特定溶剂中溶解度差异较大第34页/共39页沉淀聚合反应特点优点：聚合产物直接从聚合体系中分离出来 生产工艺简单 产品溶解性好缺点：a 单体转化不完全b 极

13、性溶剂选择：极性、黏度、沸点、毒性 可选溶剂：低分子醇C 分子量较低第35页/共39页 四 、双水相聚合基本组成；单体 引发剂 预置聚合物 水 概念：聚合反应单体、聚合产物 分散相 预置聚合物 连续相 聚合过程分相 聚合反应类型：自由基溶液聚合第36页/共39页双水相聚合反应特点优点：产品快速溶解，应用方便 生产工艺简单 不消耗有机溶剂 不产生凝胶 缺点：a 分散剂（预置聚合）分离困难b 体系浓度较低，生产效率较低C 分子量较低第37页/共39页 五、聚合物化学反应主要例子：聚醋酸乙烯酯醇解制备聚乙烯醇 聚丙烯腈水解制备部分聚丙烯酸 概念：将原有的聚合物通过化学反应转化为具有 特定功能的水溶性聚合物 第38页/共39页感谢您的观看！第39页/共39页