Los tensioactivos comúnmente utilizados son en su mayoría compuestos de bajo peso molecular con pesos moleculares de cientos. Con la investigación en profundidad en muchas áreas candentes, como la recuperación mejorada de petróleo, los transportadores de fármacos y la liberación controlada, la simulación biológica, las películas poliméricas LB, los materiales poliméricos médicos (anticoagulantes), la polimerización en loción, etc., los requisitos para los tensioactivos son cada vez mayores. diversificados y de alto rendimiento, y los polímeros surfactantes se han convertido en el foco de atención.
Generalmente, las sustancias con peso molecular superior a miles y actividad superficial se denominan tensioactivos macromoleculares. Al igual que los tensioactivos ordinarios, no existe una clasificación estándar para los tensioactivos poliméricos. Generalmente, según la clasificación de los tensioactivos de bajo peso molecular y sus propiedades iónicas en agua, se pueden dividir en tensioactivos aniónicos, catiónicos, zwitteriónicos y no iónicos. Según si la micela se forma en solución, se puede dividir en polijabón y tensioactivo polimérico soluble en agua.
polijabón
La gran mayoría de los polijabones están cargados, lo que es similar a los polielectrolitos. De hecho, la mayoría de los polijabones son productos de modificación hidrofóbica de polielectrolitos, que generalmente son insolubles en agua. En la actualidad, se han sintetizado los siguientes tipos de polijabones (en la fórmula, R representa alquilo de cadena larga):
Surfactante polimérico soluble en agua
Los tensioactivos poliméricos que no forman micelas en solución son generalmente tensioactivos poliméricos solubles en agua. Según su origen, se puede dividir en tensioactivos poliméricos naturales, semisintéticos y sintéticos.
Polímeros naturales, como varios tipos de goma, almidón, polisacáridos de fermentación microbiana, etc.
Los polímeros semisintéticos son varios polímeros obtenidos por modificación química del almidón, la celulosa y la proteína, como el almidón catiónico, la metilcelulosa, etc.;
Los polímeros sintéticos son polímeros obtenidos por polimerización de monómeros de polimerización derivados de la petroquímica, como derivados de poliacrilamida, ácido poliacrílico, etc.
Clasificación de los tensioactivos poliméricos
Según sus propiedades iónicas en el agua, se pueden dividir en tipos aniónicos, catiónicos, zwitteriónicos y no iónicos.
Surfactante polimérico aniónico
(1) Los polímeros de tipo ácido carboxílico típicos incluyen ácido poliacrílico y su copolímero, ácido butírico y su copolímero, copolímero de anhídrido maleico de ácido acrílico y algunos de sus productos saponificados.
(2) Los polímeros de tipo sulfato típicos son:
(3) El tipo de ácido sulfónico incluye poliestireno parcialmente sulfonado, condensado de formaldehído de ácido bencenosulfónico, condensado de formaldehído de ácido naftalenosulfónico, polibutadieno sulfonado, etc. El lignosulfonato también es un tipo de tensioactivo polimérico sulfonado. Los tensioactivos poliméricos de ácido sulfónico típicos son los siguientes:
Surfactante de polímero catiónico
(1) Sales de amina o poliaminas como polivinilimina, polivinilpirrolidona, polimaleimida y sus derivados. Los polímeros típicos son:
(2) Sales de amonio cuaternario como poliacrilamida cuaternizada, sal de polivinilpiridinio, epiclorhidrina de polidimetilamina, etc. Los tensioactivos de polímero de amonio cuaternario muestran electricidad positiva en medios acuosos ácidos, neutros y alcalinos. Los productos representativos incluyen:
Surfactante de polímero anfótero
Las principales variedades incluyen copolímero de vinilpiridina de ácido acrílico, ácido acrílico, copolímero de acrilato catiónico, poliacrilamida anfótera, etc., tales como:
Surfactante de polímero no iónico
Las principales variedades incluyen alcohol polivinílico y sus productos parcialmente esterificados o acetalizados, como poliacrilamida modificada, copolímero de anhídrido maleico, poliacrilato, poliéter, óxido de polietileno, óxido de propileno, resina fenólica hidrosoluble, resina amínica, etc.
Estructura y propiedades de los tensioactivos poliméricos
La actividad superficial del tensioactivo polimérico depende de la morfología macromolecular en solución, y la morfología molecular está estrechamente relacionada con factores tales como la estructura molecular química anfifílica del polímero, la relación de composición y el peso molecular relativo de la macromolécula.
Surfactante de bloque
Los segmentos hidrófobos multibloque se distribuyen en la cadena principal de macromoléculas. La longitud de secuencia hidrofílica hidrofóbica adecuada evitará de manera efectiva la autoasociación (formando micelas moleculares individuales) o la asociación intermolecular (asociación multimolecular) de segmentos hidrofóbicos
Surfactante de peine
Los tensioactivos de peine tienen las ventajas de una fácil preparación y variedad. Por ejemplo, el tensioactivo obtenido por homopolimerización o copolimerización de monómeros anfóteros y anfifílicos muestra diferentes estructuras químicas de cadena ramificada según las diferentes posiciones de los grupos hidrofóbicos e hidrofílicos.
Debido a que hay grupos hidrofílicos en la cadena ramificada, que dificultan la agregación y asociación de segmentos de cadena hidrofóbica, incluso en las micelas generadas, en comparación con las micelas con núcleos apretados generalmente formados, el interior está relativamente suelto y todavía hay un gran número de moléculas de agua, para que puedan tener una alta actividad superficial; Al mismo tiempo, debido a la configuración, la cadena ramificada anfifílica puede impedir la asociación de la cadena principal hidrofóbica compuesta por metileno y metileno, para que pueda participar en la adsorción de la interfase.
La investigación muestra que cualquier factor que aumente la rigidez de las cadenas moleculares favorece el estiramiento de las macromoléculas en solución y puede mejorar la actividad superficial de los polímeros bajo la premisa de mantener la solubilidad.
Aplicación de tensioactivos poliméricos
Aplicación en la industria farmacéutica:
Debido a su excelente actividad superficial, los tensioactivos poliméricos de bloque e injerto se han utilizado ampliamente en la industria farmacéutica, como portadores de fármacos, emulsionantes de fármacos, solubilizantes de dispersión, agentes humectantes, etc. Además, los tensioactivos poliméricos también se utilizan ampliamente en el análisis de fármacos como fase. catalizadores de transferencia en la síntesis de fármacos.
Aplicación en la industria del petróleo:
El petróleo crudo producido contiene parafina sólida, lo que conduce a una baja fluidez del petróleo crudo y trae ciertas dificultades a la producción, almacenamiento, transporte, procesamiento y otros procesos de este tipo de petróleo curable de alta viscosidad. Este problema se puede resolver agregando un depresor del punto de fluidez o un mejorador de la liquidez del petróleo crudo. La dispersión del tensioactivo de polímero soluble en aceite puede mejorar aún más el mejorador de flujo y evitar la formación de precipitación de parafina en el fueloil durante el transporte y el almacenamiento.
Aplicación en la industria de estampado y teñido de textiles:
Los tensioactivos de polímeros de poliéter se utilizan a menudo como detergentes de baja espuma, emulsionantes, dispersantes, antiespumantes, agentes antiestáticos, agentes humectantes, agentes de impresión y tintura, etc. El alcohol polivinílico y otros compuestos macromoleculares se utilizan ampliamente como espesantes y coloides protectores en la preparación de auxiliares de tintura y estampado de lociones; Los derivados de la celulosa, como la carboximetilcelulosa, se utilizan como detergentes para evitar la recontaminación; El lignosulfonato y el sulfonato de condensado fenólico se utilizan como dispersantes de colorantes insolubles.
Aplicación en la industria del papel:
El surfactante de polímero ha recibido cada vez más atención en los últimos años debido a su papel único e importante en la mejora de las propiedades del papel y la eficiencia de la máquina de papel. Algunos estudios han demostrado que los monoésteres de ácido maleico se preparan a partir de polietilenglicol y anhídrido maleico con diferentes pesos moleculares relativos y luego se polimerizan con ácido acrílico para generar monoésteres de ácido maleico y copolímeros de ácido acrílico. El efecto de destintado es notable.