第八章水溶性高分子全解
高分子材料化学重点知识点总结
第一章水溶性高分子水溶性高分子的性能：水溶性；2.增黏性；3.成膜性；4.表面活性剂功能；5.絮凝功能；6.粘接作用。
造纸行业中的水溶性高分子：（1）聚丙烯酰胺：1）分子量小于100万：主要用于纸浆分散剂；2）分子量在100万和500万之间：主要用于纸张增强剂；3）分子量大于500万：造纸废水絮凝剂（超高分子量）；（2）聚氧化乙烯：用作纸浆长纤维分散剂，用作餐巾纸、手帕纸、茶叶袋滤纸，湿强度很高；（3）聚乙烯醇：强粘结力和成膜性；用作涂布纸的颜料粘合剂；纸张施胶剂；纸张再湿性粘合剂。
日用品、化妆品行业中的水溶性高分子：对乳化或悬浮状态的分散体系起稳定作用，另外具有增稠、成膜、粘合、保湿功能等。
壳聚糖：优良的生物相容性和成膜性；显著的美白效果；修饰皮肤及刺激细胞再生的功能水处理行业中的水溶性高分子：（1）聚天冬氨酸（掌握其一）：1）以天冬氨酸为原料：（方程式）；2）以马来酸酐为原料：（方程式）；特点：生物降解性好；可用于高热和高钙水。
1996年Donlar公司获美国总统绿色化学挑战奖；（2）聚环氧琥珀酸（方程式）特点：无磷、无氮，不会引起水体的富营养化。
第二章、离子交换树脂离子交换树脂的结构与性能要求：（1）结构要求：1）其骨架或载体是交联聚合物，2）聚合物链上含有可以离子化的功能基。
（2）性能要求：a、一定的机械强度；b、高的热稳定性、化学稳定性和渗透稳定性；c、足够的亲水性；d、高的比表面积和交换容量；e、合适的粒径分布。
离子交换树脂的分类：（1）按照树脂的孔结构可以分为凝胶型（不含不参与聚合反应的其它物质，透明）和大孔型（含有不参与聚合反应物质，不透明）。
（2）根据所交换离子的类型：阳离子交换树脂（-SO3H）；阴离子交换树脂（-N+R3Cl-）；两性离子交换树脂离子交换树脂的制备：（1）聚苯乙烯型：（方程式）离子交换树脂的选择性：高价离子，大半径离子优先离子交换树脂的再生：a. 钠型强酸型阳离子交换树脂可用10%NaCl溶液再生；b. OH型强碱型阴离子交换树脂则用4%NaOH溶液再生。
增稠剂水溶性高分子增稠剂综述
水溶性高分子增稠剂综述1 绪论增稠剂实质上是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性(施胶时不流挂、不滴淌、不飞液)，还能起着降低成本的作用。
特别对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。
1.1定义能明显增加胶黏剂和密封剂黏度的物质称为增稠剂(chickening agent)，有水性和油性之分。
尤其是水相增稠剂应用更为普遍。
在水体系中，当增稠剂达到一定浓度后，亲油端基缔合形成胶束；在水基高分子体系中，增稠剂的亲油基团主要与聚合物粒子缔合,以这种方式完成增稠特性的高分子化合物称为水性增稠剂。
1.2分类及机理水溶性高分子增稠剂的分类有以下几种：1.2.1纤维素类[1]纤维素类在水基体系中是一类非常有效的增稠剂,广泛应用于化妆品的各种领域。
纤维素是天然有机物, 它含有重复的葡萄糖苷单元,每个葡萄糖苷单元含有3 个羟基, 通过这些羟基可以形成各种各样的衍生物。
纤维素类增稠剂通过水合膨胀的长链而增稠,纤维素增稠的体系表现明显的假塑性流变形态。
使用量一般质量分数为1%左右。
纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。
也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。
这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏度下降。
1.2.2 聚丙烯酸类聚丙烯酸类增稠剂[2]自1953 年Goodrich 公司将Carbomer934引入市场至今已有40年的历史了, 现在这系列增稠剂已经有了更多的选择(见表1) 。
聚丙烯酸类增稠剂的增稠机理有2 种, 即中和增稠与氢键结合增稠。
水溶性高分子
水溶性高分子一、简介水溶性高分涵盖了一个非常广泛的，品种繁多的产品家族，有天然，人工合成，其应用非常广泛。
在这些产品家族中，合成的，特别是混凝剂和絮凝剂，主要作用是促进水介质中悬浮物的分离，同时它们也有助于对各种分离工艺过程的污泥进行脱水。
当液体介质的比重与其中的粒子比重显著不同时，固液分离过程就发生的很快，要么沉淀要么上浮。
当粒子的大小使其在液体中保持悬浮状态时，固液分离就难以进行，在这种情况下，就要使用混凝剂和絮凝剂来促进分离过程的进行。
二、目录Ⅱ简介Ⅱ目录Ⅲ胶体科学的基本原理Ⅲ-1 胶体悬浮液Ⅲ-1-1疏水胶体Ⅲ-1-2 亲水胶体Ⅲ-2 胶体浓度的测定Ⅳ混凝作用和絮凝作用Ⅳ-1 电中和Ⅳ-2吸附Ⅳ-3悬浮液的混凝脱稳Ⅳ-4悬浮液的絮凝脱稳Ⅳ-4-1 絮体的形成Ⅳ-4-2 絮体增长的动力学Ⅳ-4-3 絮体的形态Ⅳ-5 其它悬浮液脱稳体系Ⅳ-5-1 封装体系Ⅳ-5-2 双元聚合物复合混凝体系Ⅳ-5-3 微粒体系Ⅳ-6 絮凝和混凝效率Ⅳ-7影响混凝和絮凝效率的因素Ⅳ-7-1颗粒的影响Ⅳ-7-2聚合物的影响Ⅳ-7-3 聚合物在溶液中混合过程的影响Ⅳ-7-4 溶液的温度和pH值的影响Ⅳ-7-5 悬浮液有机性的影响Ⅳ-8 人工合成混凝剂的优点Ⅴ水溶性聚合物Ⅴ-1混凝剂Ⅴ-1-1季铵化聚胺Ⅴ-1-2 聚二甲基二烯丙基氯化铵Ⅴ-1-3 双氰胺树脂Ⅴ-2 絮凝剂Ⅴ-2-1 非离子絮凝剂Ⅴ-2-2 阴离子絮凝剂Ⅴ-2-3 阳离子絮凝剂Ⅴ-3 两性共聚物Ⅴ-4 其他聚合物Ⅴ-5 溶液产品Ⅴ-6 支化的聚合物Ⅴ-7 增稠剂Ⅵ聚合物的形态Ⅵ-1 干粉Ⅵ-2 乳液Ⅵ-3珠状聚合物Ⅵ-4 溶液产品Ⅶ聚合物的化学特性Ⅶ-1 粘度Ⅶ-2分子量的测定Ⅶ-2-1 光散射法Ⅶ-2-2 特性粘度法Ⅶ-3 稳定性Ⅶ-3-1 化学和生物稳定性Ⅶ-3-2 机械稳定性Ⅶ-4 离子度Ⅶ-5 聚合物残单含量Ⅶ-6 毒性Ⅷ实验室测试和工业试验Ⅷ-1 原理Ⅷ-2 主要实验室工艺和市政污水的处理应用Ⅷ-3 聚合物的使用方法Ⅷ-3-1 粉状和珠状聚合物Ⅷ-3-2 乳液聚合物Ⅷ-3-1 溶液聚合物Ⅸ一般应用Ⅸ-1分离工程和絮凝作用Ⅸ-1-1 沉淀Ⅸ-1-2 离心Ⅸ-1-3 带式压滤Ⅸ-2 应用水Ⅸ-3 工艺水Ⅸ-4工业废水Ⅸ-5 市政污水Ⅸ-6 污泥浓缩和脱水Ⅹ特殊应用Ⅹ-1 采矿工业Ⅹ-2 造纸工业Ⅹ-3 石油工业Ⅹ-4 化妆品工业Ⅹ-4-1 头发和皮肤用的调理剂和成膜剂Ⅹ-4-2 增稠剂和乳液稳定剂Ⅹ-5 纺织工业Ⅹ-5-1 人工合成的增稠剂Ⅹ-5-2 固色剂Ⅹ-6 农业土壤调节剂Ⅲ胶体科学的基本原理在液体介质中，特别是水溶液介质中，有机和无机物质以溶解或固态形式存在。
水溶性高分子简介
水溶性高分子简介摘要：本文介绍了水溶性高分子的分类，物理性能，制造以及未来的发展前景。
关键词：水溶性高分子聚乙烯醇聚乙二醇引言水溶性高分子化合物又称为水溶性树脂或水溶性聚合物。
是一种亲水性的高分子材料，在水中能够溶解或溶胀而形成溶液或分散液。
在水溶性聚合物的分子结构中含有大量的亲水基团。
亲水基团通常可分为三类：①阳离子基团，如叔胺基、季胺基等；②阴离子基团，如羧酸基、磺酸基、磷酸基、硫酸基等；③极性非离子基团，如羟基、醚基、胺基、酰胺基等。
这些集团不但使得高分子有亲水性，而且还带来很多宝贵的性能，如粘合性，成膜性，润滑性，分散性，减磨性等等。
1水溶性高分子的分类1.1天然水溶性高分子。
以天然动植物为原料，通过物理过程或者物理化学的方法提取而成。
最常见的如淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶等。
天然高分子虽然受到合成高分子的不断冲击，产量逐渐下降，但是仍然有很大一部分市场被其牢牢统治着。
1.2改性天然高分子。
主要有改性纤维素和改性淀粉两大类。
如羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等。
这类高分子兼有天然高分子和合成高分子的优点，拥有广泛的市场，因此产量很大。
1.3合成高分子。
合成高分子材料分为聚合类和缩合类两类，如聚丙烯酰胺（PAM）、水解聚丙烯酰胺（HPAM））、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。
按大分子链连接的水化基团分为：非离子型和离子型。
按荷电性质分为：非离子、阳离子、阴离子和两性离子高分子，其中后三类为聚电解质。
按基团间是否存在较强的非共价键联结又分为缔合聚合物和非缔合聚合物。
2水溶性高分子的物理性能2.1溶解性溶解性是达到平衡的溶液便不能容纳更多的溶质，在特殊条件下，溶液中溶解的溶质会比正常情多，这时它便成为过饱和溶液。
每份溶剂所能溶解的溶质的最大值就是“溶质在这种溶剂的溶解度”。
为了提高水溶性，一是在分子中引入足够的亲水基团到大分子上面变为水溶性高分子。
二是降低聚合物的结晶度。
三是利用聚电解质的反离子力作用促进溶解。
水溶性高分子
1.聚乙二醇系列产品无毒、无刺激性，味微苦，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。
它们具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等，在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。
依相对分子质量不同而性质不同，从无色无臭黏稠液体至蜡状固体。
分子量200～600者常温下是液体，分子量在600以上者就逐渐变为半固体状，随着平均分子量的不同，性质也有差异。
从无色无臭粘稠液体至蜡状固体。
随着分子量的增大，其吸湿能力相应降低。
本品溶于水、乙醇和许多其它有机溶剂。
蒸气压低，对热、酸、碱稳定。
与许多化学品不起作用。
有良好的吸湿性、润滑性、粘结性。
无毒，无刺激。
平均分子量300，n=5～5.75，熔点-15～8℃，相对密度1.124～1.130。
平均分子量600，n=12～13，熔点20 ～25℃，闪点246℃，相对密度1.13 (20℃)。
平均分子量4000，n=70～85，熔点53～56℃。
在一般条件下，聚乙二醇是很稳定的，但在120℃或更高的温度下它能与空气中的氧发生作用。
在惰性气氛中(如氮和二氧化碳)，它即使被加热至200～240℃也不会发生变化，当温度升至300℃会发生热裂解。
加入抗氧化剂，如质量分数为0.25%～0.5%的吩噻嗪，可提高它的化学稳定性。
它的任何分解产物都是挥发性的，不会生成硬壳或粘泥状的沉淀物。
聚乙二醇为环氧乙烷水解产物的聚合物，无毒、无刺激性，广泛应用于各种药物制剂中。
低分子量的聚乙二醇毒性相对较大，综合来看，二醇类的毒性相当低。
局部应用聚乙二醇特别是黏膜给药可导致刺激性疼痛。
在外用洗剂中，本品能增加皮肤的柔韧性，并具有与甘油类似的保湿作用。
大剂量口服可出现腹泻。
在注射剂中，最大的聚乙二醇300浓度约为30%(V/V)，浓度大于40%(V/V)可出现溶血现象。
聚环氧乙烷与水的加聚物。
分子量在700以下者，在20℃时为无色无臭不挥发粘稠液体，略有吸水性。
合成材料-水溶性高分子共37页文档
水溶性高分子--PVA
(5)防泡剂:三丁基磷酸盐/聚乙二醇醚 8.应用 (1)造纸工业:颜料粘合剂/纸板上胶剂 (2)纺织工业:浆料 (3)乳化剂、分散剂 (4)聚合物水泥/耐水涂料 (5)土壤改良剂 (6)钢的淬火剂
水溶性高分子化合物又称水溶性树脂或水 溶性聚合物，是一种亲水性的高分子材料， 在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。
聚丙烯酰胺合成方法
实验室制备阳离子型PAM 方法： 在反应器内加入AM、 DMC(甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化铵)和去离子水,搅 拌均匀,通N2气15 min,在 25℃时加入复合引发体系 引发聚合,当反应液粘稠时 停止通N2气,继续反应2·5 h 后,取出胶体造粒,烘干粉碎, 得到粉状阳离子聚丙烯酰 胺产物(P(DMC-AM))。
合成材料—水溶性高分子
提高聚合物水溶性的方法:引入亲水基/降低结晶度/利用聚电 解质的反离子作用/利用与水分子间的氢键/降低分子量/提 高支化度/升高温度
高分子水溶液流变学特性:假塑性(淀粉例外—胀流体)/触变性 高分子水溶液电化学性质:
非离子型—PEG,PEO,氧化淀粉,羟乙基纤维素 阴离子型—CMC,聚丙烯酸钠 阳离子型—聚季铵盐,阳离子淀粉 高分子水溶液的作用:分散作用(表面活性)/絮凝作用(架桥,包 覆除电荷)/增稠作用(自身粘度,结构效应)/减阻作用
PAM的市场前景和应用
阴离子聚丙烯酰胺[APAM](分子量800-2000万) 报价在7-30元/公斤； 阳离子聚丙烯酰胺[CPAM](分子量400-1400万)报价在18-45元/公斤； 非离子聚丙烯酰胺[NPAM](分子量800-1500万)报价在14-30元/公斤。
2019年全国聚丙烯酰胺产量为32.5万吨,占 全世界总产量76万吨的43%。其中石油开 采领域的消费量占总消费量近70%,水处理 领域占15%左右,造纸领域约占11%。未来 丙烯酰胺在水处理和造纸领域的需求量将 进一步扩大。
水溶性高分子凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910374116.4(22)申请日 2019.05.07(71)申请人 南京工业大学地址 210000 江苏省南京市新模范马路5号(72)发明人 闫文其 梁士硕 马添翼 史一 朱玉松 余能飞 吴宇平 (74)专利代理机构 南京苏创专利代理事务所(普通合伙) 32273代理人 蒋真(51)Int.Cl.H01M 10/0525(2010.01)H01M 10/0565(2010.01)H01G 11/56(2013.01)(54)发明名称水溶性高分子凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用(57)摘要本发明属于高分子材料和电池领域，具体涉及水溶性高分子材料凝胶聚合物电解质及其制备，同时还包括此类凝胶聚合物电解质在一次或二次电化学储能系统中的应用。
该类凝胶聚合物电解质是由聚合物膜和液体电解质组成。
本发明涉及一种凝胶聚合物电解质的制备方法，该方法制备工艺简单，成本低廉，制备过程环保。
所制备的凝胶聚合物电解质电导率高、电化学窗口宽、锂离子迁移数高，且与电极材料相容性好，可有效的抑制金属枝晶的生长，显著提升电池和电容器的循环稳定性和倍率性能。
该凝胶聚合物电解质可用于高能量密度、大容量、高安全性的一次或二次电化学储能系统中。
权利要求书2页 说明书6页 附图7页CN 110299557 A 2019.10.01C N 110299557A1.一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质，其特征在于：所述水溶性高分子凝胶聚合物电解质原料包括高分子或该高分子与无机填料的混合物；所述的高分子包括但不限于多糖，聚多元醇，聚合物盐及其他水溶性聚合物中的一种或多种；所述的无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的水溶性高分子凝胶聚合物电解质，其特征在于：所述多糖包括但不限于甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、壳聚糖、淀粉、海藻酸钠、琼脂中的一种或多种；所述聚多元醇包括但不限于聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)中的一种或多种；所述聚合物盐包括但不限于聚甲基丙烯酸盐、聚马来酸盐、聚磺酸盐中的一种或多种；其他水溶性聚合物包括但不限于聚丙烯酰胺(PAM)、水性聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种或多种；所述无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体中的一种或多种；无机快离子导体包括但不限于锂镧锆氧、碳酸钛锂、钛酸镧锂、硅铝酸锂中的一种或多种。
增稠剂水溶性高分子增稠剂综述
水溶性高分子增稠剂综述1 绪论增稠剂实质上是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性(施胶时不流挂、不滴淌、不飞液)，还能起着降低成本的作用。
特别对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。
1.1定义能明显增加胶黏剂和密封剂黏度的物质称为增稠剂(chickening agent)，有水性和油性之分。
尤其是水相增稠剂应用更为普遍。
在水体系中，当增稠剂达到一定浓度后，亲油端基缔合形成胶束；在水基高分子体系中，增稠剂的亲油基团主要与聚合物粒子缔合,以这种方式完成增稠特性的高分子化合物称为水性增稠剂。
1.2分类及机理水溶性高分子增稠剂的分类有以下几种：1.2.1纤维素类[1]纤维素类在水基体系中是一类非常有效的增稠剂,广泛应用于化妆品的各种领域。
纤维素是天然有机物, 它含有重复的葡萄糖苷单元,每个葡萄糖苷单元含有3 个羟基, 通过这些羟基可以形成各种各样的衍生物。
纤维素类增稠剂通过水合膨胀的长链而增稠,纤维素增稠的体系表现明显的假塑性流变形态。
使用量一般质量分数为1%左右。
纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。
也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。
这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏度下降。
1.2.2 聚丙烯酸类聚丙烯酸类增稠剂[2]自1953 年Goodrich 公司将Carbomer934引入市场至今已有40年的历史了, 现在这系列增稠剂已经有了更多的选择(见表1) 。
聚丙烯酸类增稠剂的增稠机理有2 种, 即中和增稠与氢键结合增稠。
高分子聚合物——水溶性高分子
高分子聚合物——水溶性高分子水溶性高分子的概念和分类水溶性高分子化合物又称为水溶性树脂或水溶性聚合物。
通常所说的水溶性高分子是一种强亲水性的高分子材料，能溶解或溶胀于水中形成水溶液或分散体系”。
在水溶性聚合物的分子结构中含有大量的亲水基团。
亲水基团通常可分为三类：①阳离子基团，如叔胺基、季胺基等；②阴离子基团，如羧酸基、磺酸基、磷酸基、硫酸基等；③极性非离子基团，如羟基、醚基、胺基、酰胺基等。
水溶性高分子按来源通常分为三大类：(一)天然水溶性高分子。
以天然动植物为原料提取而得。
如淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶等。
(二)化学改性天然聚合物。
主要有改性淀粉和改性纤维素。
如羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等。
(三)合成聚合物。
有聚合类树脂和缩合类树脂两类，如聚丙烯酰胺(PAM)、水解聚丙烯酰胺(HPAM))、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。
按大分子链连接的水化基团分为：非离子型和离子型。
按荷电性质分为：非离子、阳离子、阴离子和两性离子高分子，其中后三类为聚电解质。
按基团间是否存在较强的非共价键联结又分为缔合聚合物和非缔合聚合物。
水溶性高分子的功能水溶性聚合物中的亲水基团不仅使其具有水溶性，而且还具有化学反应功能，以及分散、絮凝、增粘、减阻、粘合、成膜、成胶、螯合等多种物理功能。
水溶性高分子材料的几种主要功能是：①水溶性，水是最廉价的溶剂，来源广，无污染。
水溶性高分子之所以溶于水，是因为在水分子与聚合物的极性侧基之间形成了氢键。
水溶性高分子的溶解具有一个重要的条件，即溶质和溶剂的溶度参数必须相近，但这仅为溶解的必要条件而非充分条件，还需考虑高分子的结晶结构的影响。
②分散作用，由于绝大多数水溶性高分子都含有亲水基团和一定数量的疏水基团，因而都具有一定的表面活性，可以在一定程度上降低水的表面张力，有助于水对固体的润湿，这对于颜料、填料、粘土之类的物质在水中的分散特别有利。
此外，许多水溶性高分子可以起到保护胶体的作用，即通过水溶性高分子的亲水性，使水一胶体复合体吸附在胶体颗粒上形成外壳，让其屏蔽起来免受电解质所引起的絮凝作用，使分散体系保持稳定。
增稠剂水溶性高分子增稠剂综述
水溶性高分子增稠剂综述1駝增稠剂实质上是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止埴料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性（施胶时不流挂、不滴淌、不飞液），还能起着降低成本的作用。
特别对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。
1-1定义能明显增加胶黏剂和密封剂黏度的物质称为增稠剂（chickening agent）,有水性和油性之分。
尤其是水相增稠剂应用更为普遍。
在水体系中，当增稠剂达到一定浓度后，亲油端基缔合形成胶束；在水基高分子体系中，增稠剂的亲油基团主要与聚合物粒子缔合，以这种方式完成增稠特性的高分子化合物称为水性增稠剂。
仁2分类及机理水溶性高分子増稠剂的分类有以下几种：1.2.1纤维索类⑴纤维素类在水基体系中是一类非常有效的增稠剂，广泛应用于化妆品的各种领域。
纤维素是天然有机物，它含有重复的葡萄糖苔单元，每个葡萄糖苔单元含有3个轻基，通过这些轻基可以形成各种各样的衍生物。
纤维素类增稠剂通过水合膨胀的长链而增稠,纤维素增稠的体系表现明显的假塑性流变形态。
使用量一般质量分数为1%左右。
纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。
也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。
这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏度下降。
1.2.2聚丙烯酸类聚丙烯酸类增稠剂【2】自1953年Goodrich公司将Carbomer934引入市场至今已有40年的历史了，现在这系列增稠剂已经有了更多的选择（见表1）。
聚丙烯酸类增稠剂的增稠机理有2种，即中和增稠与氢键结合增稠。
第八章水溶性高分子全解
四、半合成类水溶性高分子Βιβλιοθήκη 1、制备天然化合物
2、种类
化学改性 一定条件
改性淀粉
改型纤维素
半合成类水溶性高分子
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
11
四、半合成类水溶性高分子
3、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。
[
CH2-CH
] n
OCOCH 3
[
CH2-CH
]
[
n-x
CH2-CH
] x
OCOCH 3
OCOCH 3
聚丙烯腈水解制备部分聚丙烯酸
[
CH2-CH
] n
CN
[
CH2-CH
]
[
n-x
CH2-CH
] x
CN
COOH
数均分子量
Mn
?
? Wi Ni ? Ni
絮凝剂
冰点降低法 沸点升高法 端基滴定法
渗透压
20
三、水溶性高分子的分子量
重均分子量 粘均分子量
Mw
?
? Wi M i ? Wi
?? ? M? ?
Wi
M
? i
1 ?
光散射法 粘度法
Z均分子量
Mz
?
? ?
M
3 i
N
i
M 2iNi
凝胶渗透色谱法
四者关系： M z ? M w ? M ? ? M n
第 七 章 水溶性高分子
1 水溶性高分子的结构特点及种类 2 水溶性高分子的性能 3 水溶性高分子的发展趋势
水溶性高分子聚乙烯醇的制备及其应用
水溶性高分子聚乙烯醇的制备及其应用★中Lh 大学化学与化学工程学院应用化学广州510275摘要：本实验采用溶液聚合法，以 AIBN 作为引发剂合成聚乙酸乙烯酯， 然后用NaOH 的甲醇溶液进行醇解，得到聚乙烯醇5.527 g ，产率54.0%，之后利用红外对聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇进行表征。
之后利用聚乙烯醇的缩醛化反 应制备胶水，利用聚乙烯醇的性质制备面膜。
尖键词：水溶性高分子 聚乙烯醇聚乙酸乙烯酯红外光谱法1-引言水溶性高分子化合物又称水溶性树脂或水溶性聚合物，是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶胀而形成溶液或分散液。
1924年，德国化学家WO. Hermann 和WW. Haehel 首次将碱液加入到聚乙酸乙烯酯的甲醇 溶液中，得到聚乙烯醇(PVA)。
聚乙烯醇为白色絮状固体或片状固体，无毒无味，是使用最广泛的合成水溶性高分子，具有优良的力学性能和可调节的表面活性。
PVA 具有多疑基强氢键，以及单一的・C ・C ■单键结构，这样的结构不但使 PVA 具有亲水性，还有黏合性、成膜性、分散性、润滑性、增稠性等良好性能。
PVA 的制备首先由乙酸乙烯酯聚合成聚乙酸乙烯酯，然后将其醇解生成 PVA ，其反应式如下：(1)冃 HALBN+「用下 H 韦 + CHQI 二 +5 屮咔 + CHKOOClh hoc% h*田 仙PVA 的结构可以看成是交替相隔的碳原子上带有疑基的多元醇，因此，其发生的反应为多元醇反应，如騙化、酯 化、缩醛化。
聚乙烯醇和戦基化合物反应可得到缩醛化合物。
本实验利用聚乙烯醇和甲醛反应，生产聚乙烯醇缩甲醛， 作为胶水使用。
CHSs + CKCOH CHc —C H —C H E YH —C 皿 YHOH OHCHs—CHe CH - -CH ?CHCHi CH"-CH1 1 IOHOH\+ RCHO-- ->H- 一 OHI DHi on 0——CH3 — H —CHz — H ―—CH E —CH —CH, CH2 •实验过程 2.1实验仪器三颈瓶，回流冷凝管，水浴锅，蒸汽蒸锢装置，滴液漏斗，pH 试纸，培养皿，抽滤装置，滤纸，真空烘箱。
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COOH
改性淀粉
O O OH OH O
CH 2OH O OH OH O
CH 2OH O OH OH
CH2 OH O
壳聚糖
OH NH2
O
n
果胶 4
一、水溶性高分子的结构特点
统观所有的水溶性高分子，可以发现它们存在着一个共同 的结构特点：分子中均含有亲水性基团。
改性纤维素
CH 2OH O
CH 2OH O O OH OH O
可选溶剂：低分子醇
C 分子量较低
四 、双水相聚合
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
基本组成；单体 引发剂
预置聚合物
水
聚合反应类型：自由基溶液聚合
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
1、基本概念
种类
高分子
结构特点
水溶性高分子
？
3
性能及应用
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”。
一、水溶性高分子的结构特点
2、结构特点
聚丙烯酰胺
CH2CR CONH2
CH2CR CH2CR CH2CR CONHCH2N(CH3)2 COOH CONH2
b 体系浓度较低，生产效率较低
C 分子量较低
五、聚合物化学反应
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
主要例子：聚醋酸乙烯酯醇解制备聚乙烯醇
[ CH -CH ] 2 n [ CH -CH ] 2 n-x [ CH -CH ] 2 x OCOCH3
OCOCH3
OCOCH3
聚丙烯腈水解制备部分聚丙烯酸
23
吸附 聚结 沉降 活泼基团 改变表面基团
四、水溶性高分子的应用性能
3、增稠作用
自身粘度增加 增稠方式 与化合物作用
聚丙烯酰胺用作调剖堵水剂
增加水体粘度
4、减摩作用
24
四、水溶性高分子的应用性能
5、表面活性
亲水性基团 表面活性 疏水性基团
不同水解度的聚乙烯醇
两者比例调配
阴离子型
溶解性 静电斥力
21
四、水溶性高分子的应用性能
1、分散作用
钻井液泥浆 例子 工业废水 工业废水
锅炉、冷却、油漆等
聚丙烯酸
悬浮剂 聚丙烯酸 分散剂
防止卡钻
防止沉积
表面活性 分散作用 保护胶体
降低表面张力，润湿，吸附 通过亲水性形成胶体
22
四、水溶性高分子的应用性能
2、絮凝作用
物理作用 絮凝作用 化学作用 化学键 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
2、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
28
二、水溶性高分子的应用现状
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。
可选溶剂：液体石蜡、煤油
C 工艺控制复杂
三 、沉淀聚合
概念：聚合反应单体
聚合产物
在特定溶剂中 溶解度差异较大
基本组成；单体 引发剂
溶剂
聚合反应类型：自由基溶液聚合
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 极性溶剂选择：极性、黏度、沸点、毒性
植物胶 动物胶
海藻胶 改性淀粉类
水溶性高分子
半合成类
改性纤维素 其他半合成类
缩合类 合成类
聚合类
7
二、水溶性高分子的分类方法
2、分子量分类
低分子量 高分子量 超高分子量
3、用途分类
聚丙烯酰胺 聚丙烯酸 絮凝剂 改性纤维素 壳聚糖
8
驱油剂
改性淀粉 瓜 胶
三、天然类水溶性高分子
1、制备
物理方法
动植物
物理化学
天然类水溶性高分子
2、种类
淀粉类： 小麦、土豆、玉米、甘薯及米粉等 海藻类 ： 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
9
三、天然类水溶性高分子
3、应用
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。
三、水溶性高分子的分子量
四、水溶性高分子的应用性能
16
一、水溶性高分子的溶解性
1、影响因素
分子结构 原因？ 线形、支链及体型高分子
结晶度
淀粉与纤维素
？？
好？ 好？
分子量
M
外界因素
温度、搅拌速度及压力等
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一、水溶性高分子的溶解性
2、提高溶解性的方法
化学反应
引入亲水基
COOH、OH、CONH等
降低结晶度
29
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
30
7.4 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
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一、水溶液中均相聚合
国外
聚丙烯酰胺
1954工业化
60年代试产
国内
70年代大规
14
五、合成类水溶性高分子
3、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 品种和规模 性能和用途
多样化
生物耗氧量低
BOD
变通性大
价格和质量
15
7.2 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
概念：单体和引发剂溶于水中的聚合 基本组成；单体 引发剂 水（溶剂） 聚合反应类型：自由基溶液聚合
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
2、表示方法
数均分子量
Wi N i Mn Ni
端基滴定法
20
三、水溶性高分子的分子量
重均分子量
Wi M i Mw Wi
光散射法
粘均分子量
M
W M
i i
1
粘度法
Z均分子量
M 3i N i Mz M 2i Ni
凝胶渗透色谱法
四者关系：
M z M w M M n
CH 2OH O OH OH
淀粉
O
OH OH
5
一、水溶性高分子的结构特点
3、特殊性质
分子量可控性
据聚合条件，可控制分子量从几百到几千万。 亲水基可控性 控制聚合条件，合成一定数目和强度的亲水基。 活性基再反应性
据生产的需要，可再反应，生成新的官能团。
6
二、水溶性高分子的分类方法
1、来源分类
天然类 淀粉类
聚合物分子量降低 C 残留单体浓度较高
二、反相乳液聚合
概念：单体和引发剂溶于水中 分散在油相中 水相
基本组成；单体 引发剂 水（溶 剂）
油性溶剂
乳化剂
油相
聚合反应类型：自由基溶液聚合
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
[ CH -CH ] 2 CN n [ CH -CH ] 2 CN n-x [ CH -CH ] 2 x
COOH
第 七 章 水溶性高分子
1 水溶性高分子的结构特点及种类
2 水溶性高分子的性能 3 水溶性高分子的发展趋势
4 水溶性高分子的合成工艺
1
7.1 水溶性高分子的种类
一、水溶性高分子的结构特点
二、水溶性高分子的分类方法 三、天然类水溶性高分子 四、半合成类水溶性高分子
五、合成类水溶性高分子
2
一、水溶性高分子的结构特点
10
四、半合成类水溶性高分子
1、制备
化学改性
天然化合物
一定条件
半合成类水溶性高分子
2、种类
改性淀粉
取代改性 酯化改性
接枝改性
烷基化改性 改型纤维素
羧基化改性
羟基化改性
11
四、半合成类水溶性高分子
3、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。