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1、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。2.结构特点：两种基团：亲水基团、疏水（亲油）基团第1页/共199页第2页/共199页第3页/共199页 3.表面活性剂降低表面张力的原因表面层粒子受力分析表面活性剂通过降低净吸引力而降低表、界面张力表面活性剂通过降低净吸引力而降低表、界面张力第4页/共199页第5页/共199页二、表面活性剂的分类 (一)按电学性质分类（二）按分子量 能否电离电离后起表面活性的部分带有的电荷第6页/共199页第一类：阴离子型表面活性剂亲油基亲水基特点：起活性作用的部分是解离后的阴离子特点：起活性作用的部分是解离后的阴离子第7页/共199页第一类
2、：阴离子型表面活性剂苯磺酸盐型苯磺酸盐型R R SO SO3 3NaNa分子结构特点：分子结构特点：酸根+金属阳离子第8页/共199页命名命名：按盐命名按盐命名C C1717HH3535COONa COONa 十八烷基羧酸钠（硬脂酸钠）十八烷基羧酸钠（硬脂酸钠）C C1212HH2525SOSO3 3Na Na 十二烷基磺酸钠十二烷基磺酸钠第9页/共199页第一类：阴离子型表面活性剂分子结构特点：分子中既有酯的结构，又有盐的结构。分子结构特点：分子中既有酯的结构，又有盐的结构。第10页/共199页第一类：阴离子型表面活性剂二元酸或多元酸先与醇反应生成酯，再与碱反应生成酯盐。二元酸或多元酸先与醇
3、反应生成酯，再与碱反应生成酯盐。第11页/共199页命名命名：按原料和产物命名：按原料和产物命名十二烷基（醇）硫酸（酯）钠（盐），分子式十二烷基（醇）硫酸（酯）钠（盐），分子式C C1212HH2525OSOOSO3 3NaNa第12页/共199页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十二醇磷酸酯二钠盐十二烷基磷酸钠第13页/共199页特点特点：起活性作用的部分是解离后的阳离子：起活性作用的部分是解离后的阳离子分类分类：（1 1）胺盐型：伯胺盐酸盐）胺盐型：伯胺盐酸盐 RNHRNH2 2 HClHCl或或RNHRNH3 3ClCl 仲胺盐酸盐仲胺盐酸盐 叔胺盐酸盐叔胺盐酸盐R1R
4、2NHClR1R1R1NHCl第二类 阳离子型表面活性剂第14页/共199页（2 2）季铵盐型：）季铵盐型：R1R1R1NR4 Cl（3 3）吡啶盐型：）吡啶盐型：RN Cl注：胺注：胺有机胺，三价胺，指有机胺，三价胺，指NHNH3 3中的中的HH被被R R取代；取代；氨氨无机氨，指无无机氨，指无R R与与N N相连的相连的NHNH3 3气体；气体；铵铵指指NHNH4 4+中的中的HH被被R R取代。取代。第15页/共199页命名原则：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16页/共199页有机阳离子有机阳离子酸根离子酸根离子氯化十二烷基氯化十二烷基铵铵十二烷基
5、氯化十二烷基氯化铵铵十二烷基十二烷基胺胺盐酸盐酸盐盐第17页/共199页有机阳离子有机阳离子酸根离子酸根离子氯化十二烷基三甲基铵氯化十二烷基三甲基铵十二烷基三甲基氯化铵十二烷基三甲基氯化铵第18页/共199页有机阳离子有机阳离子酸根离子酸根离子氯化十二烷基吡啶氯化十二烷基吡啶十二烷基氯化吡啶十二烷基氯化吡啶第19页/共199页第三类 非离子型表面活性剂特点：特点：在水中不解离，亲水基基本上由在水中不解离，亲水基基本上由 CHCH2 2CHCH2 2OO、OO、OHOH、CONHCONH2 2组成。组成。第20页/共199页聚氧乙烯脂肪酸酯聚氧乙烯脂肪酸酯（1 1）酯型酯型山梨糖醇酐脂肪酸酯山梨
6、糖醇酐脂肪酸酯（斯盘型）（斯盘型）第21页/共199页（2 2）醚型：）醚型：平平加型：聚氧乙烯烷基醇醚平平加型：聚氧乙烯烷基醇醚 RO CHRO CH2 2CHCH2 2O O n n H H OP OP型：聚氧乙烯烷基苯酚醚型：聚氧乙烯烷基苯酚醚 R O CHR O CH2 2CHCH2 2O O n n H H（3 3）胺型：）胺型：RNHRNH2 2RN(CH2CH2 O)n1H(CH2CH2 O)n2H注注：n n越越大大，亲水性越强。亲水性越强。（4 4）酰胺型：）酰胺型：RCNH2ORCNO(CH2CH2 O)n1H(CH2CH2 O)n2H注注：在在进进行行亲亲水水基基、亲亲油
7、油基基划划分分时时，OO、S S、N N原原子子均均在在亲亲水水基。基。聚氧乙烯脂肪胺聚氧乙烯脂肪胺聚氧乙烯酰胺聚氧乙烯酰胺第22页/共199页（5 5）混合型（酯醚型）混合型（酯醚型）如山梨糖醇酐脂肪酸酯聚氧乙烯醚，如山梨糖醇酐脂肪酸酯聚氧乙烯醚，TweenTween型（吐温型）型（吐温型）若若R=CR=C1717HH3333，为，为Tween 80Tween 80 R=C R=C1717HH3535，为，为Tween 60Tween 60第23页/共199页非非离离子子表表面面活活性性剂剂的的亲亲水水性性靠靠聚聚氧氧乙乙烯烯链链，为为什什么么聚聚氧氧乙乙烯烯链具有亲水性？链具有亲水性？在无
8、水时在无水时OOOOCH2CH2CH2CH2CH2CH2在有水时在有水时CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OOOOOOOH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O氢键!第24页/共199页非离子表面活性剂的命名原料：氧乙烯原料：氧乙烯+十二醇十二醇分类：醚分类：醚聚氧乙烯十二醇醚聚氧乙烯十二醇醚-10氧乙烯链节数命名：按原料和产物结构，命名：按原料和产物结构，第25页/共199页原料：氧乙烯原料：氧乙烯+壬基酚壬基酚分类：醚分类：醚聚氧乙烯壬基酚醚聚氧乙烯壬基酚醚-10非离子表面活性剂的命名第26页/共199页原料：氧乙烯原料：氧乙烯+十八酸十八酸分类：酯
9、分类：酯聚氧乙烯十八酸酯聚氧乙烯十八酸酯-10非离子表面活性剂的命名第27页/共199页原料：氧乙烯原料：氧乙烯+十二胺十二胺分类：胺分类：胺聚氧乙烯十二胺聚氧乙烯十二胺-20非离子表面活性剂的命名第28页/共199页原料：氧乙烯原料：氧乙烯+十二酰胺十二酰胺分类：酰胺分类：酰胺聚氧乙烯十二酰胺聚氧乙烯十二酰胺-20非离子表面活性剂的命名第29页/共199页1.阴离子-非离子型第四类、两性活性剂特点特点：起活性作用的部分带有两种电学性质：起活性作用的部分带有两种电学性质（非（非-阴，非阴，非-阳、阴阳、阴-阳）。阳）。聚氧乙烯十二醇醚硫酸（酯）钠（盐）聚氧乙烯十二醇醚硫酸（酯）钠（盐）第30页
10、/共199页2.阳离子-非离子型二二 聚氧乙烯聚氧乙烯 十二烷基甲基氯化铵十二烷基甲基氯化铵3.阳离子-阴离子型第四类、两性活性剂十二烷基二甲铵基丙酸内盐十二烷基二甲铵基丙酸内盐第31页/共199页两性表面活性剂的命名聚氧乙烯十二醇醚硫酸酯钠盐聚氧乙烯十二醇醚硫酸酯钠盐第32页/共199页两性表面活性剂的命名二二聚氧乙烯基聚氧乙烯基十二烷基甲基氯化铵十二烷基甲基氯化铵-20第33页/共199页两性表面活性剂的命名十二烷基二甲铵基乙酸内盐十二烷基二甲铵基乙酸内盐第34页/共199页(二)按分子量分类可分为低分子表面活性剂和高分子表面活性剂。第35页/共199页1、聚醚型非离子CH3CHO(C3H
11、6O)m (C2H4O)nHCH2O(C3H6O)m(C2H4O)nH聚氧乙烯聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧丙烯丙二醇醚丙二醇醚m=17m=17，n=53n=53时时，代代号号为为“20702070”：分分子子式式中中聚聚氧氧丙丙烯烯链链的的原原子子相相对对分分子子质质量量约约为为20002000，而而聚聚氧氧乙乙烯烯链链原原子子相相对对分分子子质质量量占占整个分子相对分子质量的整个分子相对分子质量的70%70%。特点特点：亲油基由环氧丙烷聚合而成，有浊点。主要用作破乳剂。：亲油基由环氧丙烷聚合而成，有浊点。主要用作破乳剂。第36页/共199页2、阴离子型：(CH2CH)n (CH2CH)mC8H17S
12、O3Na辛基苯乙烯辛基苯乙烯-苯乙烯磺苯乙烯磺酸钠共聚物酸钠共聚物3、阳离子型：CH2CH nC12H25N+Cl-聚聚-4-4-乙烯十二烷基氯乙烯十二烷基氯化吡啶化吡啶第37页/共199页三、表面活性剂的稀溶液和浓溶液第38页/共199页第39页/共199页四、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40页/共199页四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液1.极稀溶液分子分布有一个动平衡：分子分布有一个动平衡：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极稀溶液第41页/共199页四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液四、表面活性剂的稀
13、溶液和浓溶液2.稀溶液分子分布有两个动平衡：分子分布有两个动平衡：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小缔合体第42页/共199页四、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如何判断胶束的形成？A.测表面张力：表面张力开始不变的浓度。B.测电导率：电导率突变的浓度。第43页/共199页第44页/共199页第45页/共199页第46页/共199页第47页/共199页第48页/共199页第49页/共199页第50页/共199页第51页
14、/共199页-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+球形胶束H2O(a)(b)棒状胶束(c)水棒状胶束的六角束(d)层状胶束 （e)13.5nm13.5nm类脂黑膜(g)H2OoilH2O醇油或O/W微乳液W/O微乳液(h)H2OH2O单室泡囊或(i)第52页/共199页第53页/共199页四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液4.浓溶液增溶作用第54页/共199页四、表面活性剂的稀溶液和浓溶液极稀溶液极稀溶液稀溶液稀溶液开始形成开始形成胶团溶液胶团溶液大于大于CMC溶液溶液位置：位置：对应对应-c 曲线上转折处曲线上转折处CMC第55页/共199页第56页/共199页第57页/共199页四、
15、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58页/共199页五、表面活性剂的作用2.乳化作用n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。n作用机理油油油油油油水水水水油油水水水水第59页/共199页定义：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3.增溶作用第60页/共199页3.增溶作用第61页/共199页增溶和乳化、溶解的不同增溶和乳化的比较增溶和乳化的比较增溶和乳化的比较增溶和乳化的比较A.A.宏观上，宏观
16、上，宏观上，宏观上，增溶作用是一个自发的过程，所形成的体系是一个稳定体系。增溶作用是一个自发的过程，所形成的体系是一个稳定体系。增溶作用是一个自发的过程，所形成的体系是一个稳定体系。增溶作用是一个自发的过程，所形成的体系是一个稳定体系。乳化作用需要做功，不是自发的。乳化作用需要做功，不是自发的。乳化作用需要做功，不是自发的。乳化作用需要做功，不是自发的。B.B.微观上，微观上，微观上，微观上，增溶作用是溶质在胶束内部的溶解，不增加界面，是稳定的。增溶作用是溶质在胶束内部的溶解，不增加界面，是稳定的。增溶作用是溶质在胶束内部的溶解，不增加界面，是稳定的。增溶作用是溶质在胶束内部的溶解，不增加界面
17、，是稳定的。乳化作用是增加界面，体系的界面能增加，是不稳定的。乳化作用是增加界面，体系的界面能增加，是不稳定的。乳化作用是增加界面，体系的界面能增加，是不稳定的。乳化作用是增加界面，体系的界面能增加，是不稳定的。第62页/共199页水增加水增加水水水水油油油增加油增加油油增溶作用增溶作用乳化作用乳化作用有有相相界界面面无无相相界界面面第63页/共199页增溶和溶解的比较增溶和溶解的比较增溶和溶解的比较增溶和溶解的比较A.A.宏观上，宏观上，宏观上，宏观上，增溶后形成的体系和溶解形成的体系都不存在两相，呈透明状增溶后形成的体系和溶解形成的体系都不存在两相，呈透明状增溶后形成的体系和溶解形成的体系
18、都不存在两相，呈透明状增溶后形成的体系和溶解形成的体系都不存在两相，呈透明状态。态。态。态。溶解作用会使溶剂的依数性质（沸点升高、凝固点下降、渗透溶解作用会使溶剂的依数性质（沸点升高、凝固点下降、渗透溶解作用会使溶剂的依数性质（沸点升高、凝固点下降、渗透溶解作用会使溶剂的依数性质（沸点升高、凝固点下降、渗透压上升等）有很大改变；增溶作用对溶剂的依数性质影响很压上升等）有很大改变；增溶作用对溶剂的依数性质影响很压上升等）有很大改变；增溶作用对溶剂的依数性质影响很压上升等）有很大改变；增溶作用对溶剂的依数性质影响很小。小。小。小。B.B.微观上，微观上，微观上，微观上，溶解作用使溶质分子在溶剂分子
19、中均匀分散，溶解作用使溶质分子在溶剂分子中均匀分散，溶解作用使溶质分子在溶剂分子中均匀分散，溶解作用使溶质分子在溶剂分子中均匀分散，增溶作用并未把溶质拆开成分子或离子，而是增溶作用并未把溶质拆开成分子或离子，而是增溶作用并未把溶质拆开成分子或离子，而是增溶作用并未把溶质拆开成分子或离子，而是“整团整团整团整团”集中在集中在集中在集中在胶束内部，因而质点数目没有改变，从而依赖于质点数目的胶束内部，因而质点数目没有改变，从而依赖于质点数目的胶束内部，因而质点数目没有改变，从而依赖于质点数目的胶束内部，因而质点数目没有改变，从而依赖于质点数目的溶液依数性不会改变。溶液依数性不会改变。溶液依数性不会改
20、变。溶液依数性不会改变。第64页/共199页4.润湿反转作用n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。第65页/共199页亲水亲水亲油亲油亲油亲水作用机理第66页/共199页定义：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。与被清洁的固体表面有充分的接触；降低被清洗固体与水及污垢与水的界面张力，使污物与固体的粘附功变小而使污物脱落；及时把除下的污物分散；在洁净固体表面形成保护膜而防止污物重新沉积。5.洗净作用第67页/共199页洗洗涤涤过过程程第68页/共199页第69页/
21、共199页五、表面活性剂的结构与性能的关系 1、起泡剂 2、乳化剂 3、润湿剂 4、增溶剂第70页/共199页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71页/共199页第72页/共199页2.乳化剂的分子结构同起泡剂类似第73页/共199页O/W乳状液：亲水性稍大于亲油性 如亲水基SO3Na、OSO3Na、COONa、COOK、SO3K(CH2
22、CH2O)n，n=3W/O乳状液：亲水性稍小于亲油性如弱亲水基OH、COOH、钙的羧酸盐（磺酸盐、硫酸酯盐(CH2CH2O)n，n=1，2第74页/共199页第75页/共199页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76页/共199页(2)通过表面反应（砂岩）砂岩表面特点:A 表面是羟基化了的 水化作用水化作用砂岩的羟基化表面第77页/共199页砂岩表面特点B、表面带负电晶格取代羟基解离负离子的吸附第78页/共199页与羟基反应：烃基卤代硅烷(2)通过表面反应（砂岩）反应改变润湿性第79页/共199页与表面负
23、电荷（负离子）发生静电作用：阳离子表面活性剂(2)通过表面反应（砂岩）反应改变润湿性第80页/共199页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81页/共199页六、表面活性剂的HLB值第82页/共199页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。HLB值，亲水性第83页/共199页2.HLB值的实验测定（1）两个标准的确定油酸，HLB=1;油酸钠，HLB=20需经过四步第84页/共199页(2)不同HLB标准液的配置具有加和性第85页/共199页(3)测定油乳化所需的HLB值 将配好的混合表面活性剂乳
24、化一种油，并把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乳化最稳定的混合表面活性剂的HLB值称作这种值称作这种油乳化所需油乳化所需 的的HLB值值。制备煤油的水包油乳状液第86页/共199页一种油乳化所需HLB值有两个数据第87页/共199页例如：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88页/共199页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89页/共199页第90页/共199页例题HLB=7+19.1-17 0.475=18
25、.0HLB=7+38.7-12 0.475=40.0第91页/共199页(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92页/共199页例题亲水基质量=4666亲油基质量=2046HLB=4666/(4666+2046)20=14第93页/共199页第94页/共199页4.活性剂的HLB值与应用的关系HLB值1336718121513151518应用消泡剂W/O乳化剂O/W乳化剂、起泡剂润湿剂洗净剂增溶剂第95页/共199页5.表面活性剂的选择两个标准：HLB值和分子结构 先按HLB值选择活性剂，然后按作用（功能）确定活性剂的分子结构。第96页/共199页七、重要的
26、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/共199页 1烷基磺酸钠（AS）C12C18的烷基磺酸钠有很好的水溶性，钙盐和镁盐的水溶性也很好。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，可用于配制油包水乳状液。第98页/共199页 烷基磺酸盐的合成 第99页/共199页2.烷基苯磺酸钠(ABS)烷基苯磺酸钠的苯环约相当于烷烃中4个碳原子的作用。其性质与烷基磺酸盐大体相同。第100页/共199页 烷基苯磺酸钠的合成第101页/共199页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
27、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。第102页/共199页季铵盐型表面活性剂的合成第103页/共199页第104页/共199页4聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型表面活性剂）由烷基醇和环氧乙烷反应生成：烷基的碳原子数通常为1020氧乙烯的聚合度为1100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105页/共199页聚氧乙烯烷基醇醚的合成第106页/共199页非离子表面活性剂特点存在浊点，只能在浊点以下使用主要靠聚氧乙烯基（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
28、而下降的。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。特别适用于有钙、镁离子和矿化度高的地层第107页/共199页有氢键有氢键29.3KJ/mol氢键破坏氢键破坏溶解性降低溶解性降低第108页/共199页第109页/共199页5.聚氧乙烯烷基苯酚醚（OP型表面活性剂）性能同平平加型表面活性剂类似碳原子数通常为812，而氧乙烯的聚合度为1100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第110页/共199页聚氧乙烯烷基苯酚醚的合成第111页/共199页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通过酯化反应生成 第112页/共199页
29、山梨糖醇及其失水过程第113页/共199页斯盘型表面活性剂第114页/共199页斯盘型表面活性剂的合成第115页/共199页土温（Tween）型 是斯盘型表面活性剂的氧乙烯化第116页/共199页第117页/共199页亲油基由氧丙烯(即环氧丙烷）聚合而成。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04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118页/共199页起始剂第119页/共199页有两个亲水基团，水溶性好，耐盐能力强 很有发展前景的表面活性8非离子-阴离子型两性表面活性剂第120页/共199页第121页/共199页第122页/共
30、199页第123页/共199页第124页/共199页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。（l）表面活性高它的水溶液的表面张力可低至 20 mNm-1（有些甚至可低至12mNm-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）破乳缓蚀防止油品蒸发第125页/共199页第126页/共199页 第二节高分子第127页/共199页一、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
31、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128页/共199页一、高分子的特点(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第129页/共199页一、高分子的特点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130页/共199页一、高分子的特点(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 高分子化合物在形成过程中，由于反应条件的变化，反应几率的不同，所生成的高分子相对分子质量就不会完全相同，即使是一种纯粹的高分子，也是由组成相同而大小不同的分
32、子所组成同系物的混合物。高分子相对分子质量的这种不均一性称为高分子的多分散性。第131页/共199页（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132页/共199页举例说明：（1）用丙烯腈合成聚丙烯腈n H2C=CHCN引发剂CH2CHCH2CHCH2CHCNCNCN简写为 CH2CH nCN单 体：H2C=CHCN聚合度：P=n链节：CH2CH CN链节数：n第133页/共199页（2）用己二胺
33、和己二酸合成尼龙-66nNH2(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOHH NH(CH2)6 NHCO(CH2)4CO nOH+(2n-1)H2O单 体：NH2(CH2)6NH2、HOOC(CH2)4COOH聚合度：P=2n链节数：n链节：NH(CH2)6 NHCO(CH2)4CO 通过高分子的相对分子质量和链节的相对分子质量可求得链节数：链节数=高分子的相对分子质量链节的相对分子质量第134页/共199页1.1.数均相对分子质量Mr n 用端基分析、冰点降低、沸点升高、渗透压、蒸气压降低等方法测得的相对分子质量是数均相对分子质量。Mri分子i的相对分子质量；Ni相对分子质量为Mri
34、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135页/共199页有一种高分子，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。第136页/共199页2.2.重均相对分子质量Mrw用光散射法测得的相对分子质量是重均相对分子质量Mri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137页/共199页有一种高分子，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。第138页/共199页3.Z均相对分子质量Mrz 用超速
35、离心法测得的相对分子质量为Z均相对分子质量 第139页/共199页有一种高分子，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。第140页/共199页4.粘均相对分子质量Mrv 用粘度法测得的相对分子质量是粘均相对分子质量 第141页/共199页有一种高分子，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142页/共199页 5.几种相对分子质量的关系第143页/共199页 5.几种相对分子质量的关系Mrn Mrw Mrz vMrn=Mrw=Mr 说明高分子是均一的。vMrwMrn或MrzMrn越大，分子量分布越
36、分散当a=1时，Mrv=Mrw当0al时，MrnMrvMrw第144页/共199页三、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145页/共199页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146页/共199页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147页/共199页四、高分子的结构1.高分
37、子结构分类(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148页/共199页第149页/共199页2.不同结构高分子产生的原因官能度：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
38、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150页/共199页第151页/共199页五、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152页/共199页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153页/共199页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154页/共199页六、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
39、属（Xanthomonas）细菌发酵而来的胶叫黄胞胶（xanthan Gum）。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。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155页/共199页（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、聚丙烯酸胺（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（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
40、。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第156页/共199页七、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157页/共199页1聚乙烯(1)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120200MPa、170200及氧催化下，乙烯聚合产生如下高压聚乙烯。第158页/共199页(2)支链度的定义1000个碳原子上的甲基个数。第159页/共199页(3)聚乙烯的性质高压聚乙烯低压聚乙烯白色固体硬度、密度、熔点低不溶于水60以上溶于苯等耐酸、碱不耐氧化剂
41、白色固体硬度、密度、熔点高不溶于水60以上溶于苯等耐酸、碱不耐氧化剂第160页/共199页 2聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺的性质：聚丙烯酰胺对热比较稳定固体在220230软化水溶液在93以后明显地发生降解反应聚丙烯酰胺不溶于汽油、煤油、柴油、苯、甲苯和二甲苯，溶于水。第161页/共199页聚丙烯酰胺的反应v与碱反应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 第162页/共199页聚丙烯酰胺的反应v亚胺化反应 在强酸性下进行（pH2.5）结果使溶解度降低。分子内亚胺化分子间亚胺化第163页/共199页v与醛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）
42、聚丙烯酰胺的反应第164页/共199页n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 第165页/共199页聚丙烯酰胺的反应v降解反应（降解）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。光、热和机械作用下的降解 氧化剂作用下的降解，可用除氧剂减少氧化降解第166页/共199页第167页/共199页聚丙烯酰胺的反应v交联反应（交联）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+第168页/共199页甲醛对HPAM的交联第169页/共19
43、9页1.络合2.水解3.羟桥作用4.进一步水解和羟桥作用高价金属离子对HPAM的交联第170页/共199页多核羟桥络离子对HPAM的交联第171页/共199页 铬（钛、锆）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，也 由 Cr6+（如 K2Cr2O7、Na2Cr2O7）用 还 原 剂（如Na2S2O3、Na2SO3、NaHSO3）还原得到。第172页/共199页3聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯：由多羟基化合物与多异氰酸酯聚合而成。常用作防蜡涂料和保温的泡沫塑料。第173页
44、/共199页4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 v合成条件碱性催化剂（例如氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钡）苯酚和甲醛的摩尔比小于1v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。第174页/共199页v固化反应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）第175页/共199页v改性反应(与环氧乙烷反应)在酚醛树脂中引入亲水的聚氧乙烯基，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。第1
45、76页/共199页（2）热塑性酚醛树脂v合成酸性催化剂（例如盐酸、草酸）苯酚对甲醛的摩尔比大于1v性质固化需外加交联剂（HCHO、N4(CH2)6）亲水性改性第177页/共199页5脲醛树脂由尿素与甲醛通过缩聚反应生成。热固性脲醛树脂：合成碱性催化剂尿素对甲醛的摩尔比小于1性质热固性易溶于乙醇、丙酮，微溶于水，但不溶于非极性溶剂 亲水性改性可使用酸性催化剂（例如盐酸、草酸）加速热固反应第178页/共199页第179页/共199页第180页/共199页6环氧树脂 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添加剂增韧剂：如邻苯二甲酸二丁酯稀释剂：如丙
46、酮、乙醇）；填充剂：如铁粉、铝粉、氧化铝、云母粉、玻璃粉等）第181页/共199页第182页/共199页第183页/共199页第184页/共199页7、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185页/共199页第186页/共199页n糖的、结构n邻位顺式羟基 第187页/共199页纤维素-葡萄糖通过1,4碳原子上羟基缩聚而成纤维素是植物纤维的主要成分，例如棉花中含有90以上的纤维素。第188页/共199页纤维素（续）1、水解反应2、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，在氧化碳原子位置产生醛基、酮基或羧基在光、热或剧烈的机械
47、作用下，纤维素的氧化降解反应将大大加快第189页/共199页第190页/共199页纤维素的交联反应甲醛、草酸等一些有两个官能度的化合物可做交联剂。第191页/共199页纤维素的衍生物（1）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。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与高价金属离子反应第192页/共199页CMC制备第193页/共199页CMC制备第194页/共199页CMC用二价金属离子的交联第195页/共199页（2）
48、纤维素硫酸酯钠盐以纤维素为原料，通过硫酸酯钠盐反应制备比钠羧甲基纤维素有更好的耐高价金属离子的能力 第196页/共199页8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197页/共199页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198页/共199页感谢您的观看。第199页/共199页