第八章水溶性高分子全解
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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。
12
五、合成类水溶性高分子
1、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
13
五、合成类水溶性高分子
2、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。
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 其他半合成类
缩合类
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
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
8
三、天然类水溶性高分子
1、制备
动植物
2、种类
物理方法 物理化学
21
四、水溶性高分子的应用性能
1、分散作用
例子
钻井液泥浆 工工业业废废水水
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
分散作用
表面活性 降低表面张力，润湿，吸附
保护胶体 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
絮凝作用
物理作用 化学作用
吸附 聚结
活泼基团 化学键
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 分子量 外界因素
淀粉与纤维素
M
？？
好？ 好？
温度、搅拌速度及压力等
17
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
聚合过程 链终止剂
引入歧化点
斥力作用 引入反电解质
10
四、半合成类水溶性高分子
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。
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
两者比例调配
不同水解度的聚乙烯醇
6、电化学性质
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
25
7.3 水溶性高分子的发展趋势
一、国内外的生产现状 二、水溶性高分子的应用现状 三、水溶性高分子的发展前景
防止分子链发生卷曲
18
二、水溶性高分子的流变特性
1、牛顿流体
极低或极高剪切速率
? ? ??
2、非牛顿流体
三采驱油液
假塑体
胀流体
0<n<1 ? ? k? n n﹥1
触变体与流凝体
涂料
19
三、水溶性高分子的分子量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、重要性
聚丙烯酸
2000-5000 几万-几十万
阻垢分散剂 增稠剂
几百万-几千万
2、表示方法
沉降 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
23
四、水溶性高分子的应用性能
3、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、减摩作用
聚丙烯酰胺用作调剖堵水剂
24
四、水溶性高分子的应用性能
5、表面活性
表面活性
亲水性基团 疏水性基团
聚丙烯酰胺
国外
1893 成功 1954 工业化
国内
60 年代试产
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 多样化
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
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 三、水溶性高分子的分子量 四、水溶性高分子的应用性能
OH O
OH O
OH O
OH
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
水溶性高分子
天然类水溶性高分子
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。
改性淀粉 壳聚糖
COOH
O
OH
O
O
OH
CH2OH O
OH
NH2
O
n
CH 2OH O
OH O
OH
CH 2OH O
OH OH
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
淀粉
CH 2OH O
CH 2OH O
CH 2OH O
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
1、基本概念
高分子
种类 结构特点
？ 水溶性高分子
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”。
3
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 COOH CONH2 CONHCH 2N(CH3)2
12
五、合成类水溶性高分子
1、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
13
五、合成类水溶性高分子
2、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。
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 其他半合成类
缩合类
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
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
8
三、天然类水溶性高分子
1、制备
动植物
2、种类
物理方法 物理化学
21
四、水溶性高分子的应用性能
1、分散作用
例子
钻井液泥浆 工工业业废废水水
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
分散作用
表面活性 降低表面张力，润湿，吸附
保护胶体 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
絮凝作用
物理作用 化学作用
吸附 聚结
活泼基团 化学键
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 分子量 外界因素
淀粉与纤维素
M
？？
好？ 好？
温度、搅拌速度及压力等
17
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
聚合过程 链终止剂
引入歧化点
斥力作用 引入反电解质
10
四、半合成类水溶性高分子
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。
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
两者比例调配
不同水解度的聚乙烯醇
6、电化学性质
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
25
7.3 水溶性高分子的发展趋势
一、国内外的生产现状 二、水溶性高分子的应用现状 三、水溶性高分子的发展前景
防止分子链发生卷曲
18
二、水溶性高分子的流变特性
1、牛顿流体
极低或极高剪切速率
? ? ??
2、非牛顿流体
三采驱油液
假塑体
胀流体
0<n<1 ? ? k? n n﹥1
触变体与流凝体
涂料
19
三、水溶性高分子的分子量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、重要性
聚丙烯酸
2000-5000 几万-几十万
阻垢分散剂 增稠剂
几百万-几千万
2、表示方法
沉降 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
23
四、水溶性高分子的应用性能
3、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、减摩作用
聚丙烯酰胺用作调剖堵水剂
24
四、水溶性高分子的应用性能
5、表面活性
表面活性
亲水性基团 疏水性基团
聚丙烯酰胺
国外
1893 成功 1954 工业化
国内
60 年代试产
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 多样化
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
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 三、水溶性高分子的分子量 四、水溶性高分子的应用性能
OH O
OH O
OH O
OH
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
水溶性高分子
天然类水溶性高分子
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。
改性淀粉 壳聚糖
COOH
O
OH
O
O
OH
CH2OH O
OH
NH2
O
n
CH 2OH O
OH O
OH
CH 2OH O
OH OH
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
淀粉
CH 2OH O
CH 2OH O
CH 2OH O
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
1、基本概念
高分子
种类 结构特点
？ 水溶性高分子
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”。
3
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 COOH CONH2 CONHCH 2N(CH3)2