聚电解质简介
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• 严格地来说，聚电解质是水溶性高分子化 合物的一个分支，但有不少文章将非离子 水溶性高分子化合物也包括在聚电解质之 中，此时聚电解质就是水溶性高分子化合 物。
• 聚电解质可溶于水或其 他极性溶剂，当它溶于 水后，链节上的可离解 基团中的一部分或大部 分电离，放出若干低价 离子，高分子本身留下 若干离解位而带有与低 价离子相反电荷的聚合 离子，一般把低价离子 成为反离子。
Leabharlann Baidu类
• 按来源分类 天然聚电解质
蛋白质 核酸 树胶
半天然聚电解质
改性淀粉 改性纤维素
合成聚电解质
聚丙烯酰胺 聚丙烯酸 聚马来酸酐 聚偏磷酸 聚氧化乙烯 聚乙烯吡咯烷酮
分类
• 按离子型分类 阳离子聚电解质 （聚丙烯酸钠） 阴离子聚电解质 （聚二甲基二烯 丙基氯化铵） 两性电解质 （丙烯酸-乙烯基 吡啶共聚物）
与C的关系可用Fouss经验方程式表示：
式中A，B为常数，以 (sp / C)1 对 C 作图，可得一条直线。 将所得的直线外推到C=0时所求得的A即为聚电解质分子的 特性粘数。
聚电解质溶液的 渗透压
当溶液稀释时，高分子之间出现了 纯溶剂区，迁移性反离子从高分子 区扩散至溶剂区，此时溶液的渗透 压可表示为
加入低分子电解质于强电解质的水溶液中，常常会降低聚 电解质的溶解度。当盐浓度达到临界浓度时，聚电解质离 子便从溶液中沉析出来。
• 分散性
聚电解质的分子中都含有亲水和疏水基团，因此很多水溶性 聚合物具有表面活性，可以降低表面张力，有助于水对固 体的浸润。
• 增稠性
增稠性是指聚电解质有使其他的水溶液和水分散体系粘度增 大的作用。
发展历程
• 从古代开始,人们就开始广泛应用诸如树胶， 蛋白质一类的天然聚电解质。
• 生命科学领域
DNA(脱氧核糖核酸) 聚半乳糖醛酸(植物细胞同络合物的胶粘剂)
• 合成类聚电解质
起源于20世纪50-60年代 两个原因 1.石油化工的发展提供了丰富，价廉的原料 2.聚电解质即是高分子，具有高分子化合物的特 性，又能溶于水
聚电解质絮凝体
聚电解质絮凝体是两种带相反电荷的聚电解 质的复合体，它的形成有三种方式
• 电离性
电离性是指聚电解质能在水溶液中电离成 高分子离子和多个低分子离子（或叫作抗 衡离子）
聚电解质的一些重要属性，如链伸展度， 粘度，渗透压，溶解度等都和它们的电离 程度都密切相关。
聚电解质离解度 对高分子链伸展 度的影响
聚电解质离解度对高 分子链的构型有显著 的影响。一般来说， 随着离解度的增大， 离解基团间的静电斥 力加大，高分子链的 构型会由卷曲态逐渐 向伸展态过度，这种 构型的变化可以通过 其PKapp~a曲线或水 力学半径来预测。
聚电解质溶液的 粘度
聚电解质溶液的粘度行为不同 于一般的非电解质高分子溶液 的粘度行为而显示特有的浓度 依赖性。聚电解质溶液的比浓 粘度不与浓度成线性关系。
• 按聚合物分子量大小分类 超高分子量 高分子量 低分子量 • 按聚电解质主链的结构分类
以碳原子为主链： 聚合性聚电解质 主链除碳原子之外还有氧、氮、磷等其他 原子： 缩合型聚电解质
性质与功能
物理性质
• 絮凝性 聚电解质是有效的高分子絮凝剂，能破坏 胶体粒子在水中的稳定性，促使其碰撞， 聚集成大粒子，从而加速沉降。 可归结于两个作用 带电的部位起的中和电荷，吸附细小胶粒 作用 通过高分子长链把许多细小颗粒吸附后， 缠结在一起的架桥作用
1.聚电解质通过自身的粘度增加水相的粘度 2.聚电解质与水中的分散相或其他高分子化合物发生作用。
• 减阻性
通过往流体中添加化学品以减少流体流过固体表面的湍流摩 擦阻力的作用称为减阻作用。
聚电解质的减阻作用取决于聚合物分子结构及大分子在溶液 中的形态。
• 晶格歪曲性
由于聚电解质中的羧基官能团具有对金属离子的螯合能力， 干扰或破坏了无机垢晶体按正常排列生长，从而使晶格发 生畸变或者说被扭曲。
• 成膜性和粘结性
化学性质
• 羧基反应
1.中和反应 2.酯化反应
3.络合反应 4.脱水反应 分子内反应
分子间反应
• 羟基反应
1.醚化反应
2.酯化反应
3.缩醛反应
• 酰胺基反应
1.水解反应
2.羟甲基化反应
3.Mannich反应 将羟甲基聚丙烯酰胺和二 甲胺反应，或将聚丙烯酰 胺和二甲胺、甲醛反应可 生成二甲氨基N-甲基聚丙 烯酰胺聚合物
p i
p ：高分子本身的渗透压 渗透i ：压因离子分配不均匀所引起的
聚电解质的溶解 度
强电解质一般只溶于水，少数可溶于低级醇中。弱电解质 则不同，如聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸尚可以溶解在极性有 机溶剂如二氧六环、二甲基甲酰胺中。但当用强碱与之中 和变为强电解质聚离子之后，便不再溶于上述极性有机溶 剂之中。
聚电解质简介
王晨栋 0544134 陈如其 0544133 邬扬 0544135 黄中原 0544140 周欢0558012
Outline
• 概述 1.定义与发展历程 2.分类 3.性质与功能 4.合成方法 • 应用
定义
• 线型或支化的合成和天然水溶性高分子， 其结构单元上含有能电离的基团。又称高 分子电解质。
浓度低于1%时，浓度降低时 粘度迅速上升。
加入一定量的外加盐之后，随
溶液的稀释，sp / C 下降。
外加盐浓度足够大之后以至能 抑制聚电解质电离作用，
sp / C 呈直线
聚电解质溶液的 粘度
在没有外加盐的情况下，聚电解质溶液的粘度行为不同于普
通高分子溶液的粘度行为，许多聚电解质水溶液的sp / C
• 酰胺基反应
4.磺甲基化反应
5.霍夫曼降解反应 聚丙烯酰胺可与次氯酸盐在碱性条件 下反应而制得阳离子型的聚乙烯亚胺 6.交联反应
其他性质
• 聚电解质具有螯合性，其分子中的一些基团如羧基、羟基 、氨基、酮基、醚基等，都可提供配位电子，与多价金属 离子如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cr3+等生成一个环状化 合物，这种现象叫做螯合作用。
合成方法
1.自由基聚合 2.反相乳液聚合 3.悬浮聚合 4.本体聚合 5.离子聚合 6.逐步聚合（加聚、缩聚） 7.聚合物的化学改性
乙烯基单体共聚
两性电解质离子对单体聚合
二甲胺和环氧氯丙烷的聚合
苯基聚电解质的缩聚 聚酯、聚酰胺和顺丁烯酸酐——苯乙烯聚合物的水解
• 聚电解质可溶于水或其 他极性溶剂，当它溶于 水后，链节上的可离解 基团中的一部分或大部 分电离，放出若干低价 离子，高分子本身留下 若干离解位而带有与低 价离子相反电荷的聚合 离子，一般把低价离子 成为反离子。
Leabharlann Baidu类
• 按来源分类 天然聚电解质
蛋白质 核酸 树胶
半天然聚电解质
改性淀粉 改性纤维素
合成聚电解质
聚丙烯酰胺 聚丙烯酸 聚马来酸酐 聚偏磷酸 聚氧化乙烯 聚乙烯吡咯烷酮
分类
• 按离子型分类 阳离子聚电解质 （聚丙烯酸钠） 阴离子聚电解质 （聚二甲基二烯 丙基氯化铵） 两性电解质 （丙烯酸-乙烯基 吡啶共聚物）
与C的关系可用Fouss经验方程式表示：
式中A，B为常数，以 (sp / C)1 对 C 作图，可得一条直线。 将所得的直线外推到C=0时所求得的A即为聚电解质分子的 特性粘数。
聚电解质溶液的 渗透压
当溶液稀释时，高分子之间出现了 纯溶剂区，迁移性反离子从高分子 区扩散至溶剂区，此时溶液的渗透 压可表示为
加入低分子电解质于强电解质的水溶液中，常常会降低聚 电解质的溶解度。当盐浓度达到临界浓度时，聚电解质离 子便从溶液中沉析出来。
• 分散性
聚电解质的分子中都含有亲水和疏水基团，因此很多水溶性 聚合物具有表面活性，可以降低表面张力，有助于水对固 体的浸润。
• 增稠性
增稠性是指聚电解质有使其他的水溶液和水分散体系粘度增 大的作用。
发展历程
• 从古代开始,人们就开始广泛应用诸如树胶， 蛋白质一类的天然聚电解质。
• 生命科学领域
DNA(脱氧核糖核酸) 聚半乳糖醛酸(植物细胞同络合物的胶粘剂)
• 合成类聚电解质
起源于20世纪50-60年代 两个原因 1.石油化工的发展提供了丰富，价廉的原料 2.聚电解质即是高分子，具有高分子化合物的特 性，又能溶于水
聚电解质絮凝体
聚电解质絮凝体是两种带相反电荷的聚电解 质的复合体，它的形成有三种方式
• 电离性
电离性是指聚电解质能在水溶液中电离成 高分子离子和多个低分子离子（或叫作抗 衡离子）
聚电解质的一些重要属性，如链伸展度， 粘度，渗透压，溶解度等都和它们的电离 程度都密切相关。
聚电解质离解度 对高分子链伸展 度的影响
聚电解质离解度对高 分子链的构型有显著 的影响。一般来说， 随着离解度的增大， 离解基团间的静电斥 力加大，高分子链的 构型会由卷曲态逐渐 向伸展态过度，这种 构型的变化可以通过 其PKapp~a曲线或水 力学半径来预测。
聚电解质溶液的 粘度
聚电解质溶液的粘度行为不同 于一般的非电解质高分子溶液 的粘度行为而显示特有的浓度 依赖性。聚电解质溶液的比浓 粘度不与浓度成线性关系。
• 按聚合物分子量大小分类 超高分子量 高分子量 低分子量 • 按聚电解质主链的结构分类
以碳原子为主链： 聚合性聚电解质 主链除碳原子之外还有氧、氮、磷等其他 原子： 缩合型聚电解质
性质与功能
物理性质
• 絮凝性 聚电解质是有效的高分子絮凝剂，能破坏 胶体粒子在水中的稳定性，促使其碰撞， 聚集成大粒子，从而加速沉降。 可归结于两个作用 带电的部位起的中和电荷，吸附细小胶粒 作用 通过高分子长链把许多细小颗粒吸附后， 缠结在一起的架桥作用
1.聚电解质通过自身的粘度增加水相的粘度 2.聚电解质与水中的分散相或其他高分子化合物发生作用。
• 减阻性
通过往流体中添加化学品以减少流体流过固体表面的湍流摩 擦阻力的作用称为减阻作用。
聚电解质的减阻作用取决于聚合物分子结构及大分子在溶液 中的形态。
• 晶格歪曲性
由于聚电解质中的羧基官能团具有对金属离子的螯合能力， 干扰或破坏了无机垢晶体按正常排列生长，从而使晶格发 生畸变或者说被扭曲。
• 成膜性和粘结性
化学性质
• 羧基反应
1.中和反应 2.酯化反应
3.络合反应 4.脱水反应 分子内反应
分子间反应
• 羟基反应
1.醚化反应
2.酯化反应
3.缩醛反应
• 酰胺基反应
1.水解反应
2.羟甲基化反应
3.Mannich反应 将羟甲基聚丙烯酰胺和二 甲胺反应，或将聚丙烯酰 胺和二甲胺、甲醛反应可 生成二甲氨基N-甲基聚丙 烯酰胺聚合物
p i
p ：高分子本身的渗透压 渗透i ：压因离子分配不均匀所引起的
聚电解质的溶解 度
强电解质一般只溶于水，少数可溶于低级醇中。弱电解质 则不同，如聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸尚可以溶解在极性有 机溶剂如二氧六环、二甲基甲酰胺中。但当用强碱与之中 和变为强电解质聚离子之后，便不再溶于上述极性有机溶 剂之中。
聚电解质简介
王晨栋 0544134 陈如其 0544133 邬扬 0544135 黄中原 0544140 周欢0558012
Outline
• 概述 1.定义与发展历程 2.分类 3.性质与功能 4.合成方法 • 应用
定义
• 线型或支化的合成和天然水溶性高分子， 其结构单元上含有能电离的基团。又称高 分子电解质。
浓度低于1%时，浓度降低时 粘度迅速上升。
加入一定量的外加盐之后，随
溶液的稀释，sp / C 下降。
外加盐浓度足够大之后以至能 抑制聚电解质电离作用，
sp / C 呈直线
聚电解质溶液的 粘度
在没有外加盐的情况下，聚电解质溶液的粘度行为不同于普
通高分子溶液的粘度行为，许多聚电解质水溶液的sp / C
• 酰胺基反应
4.磺甲基化反应
5.霍夫曼降解反应 聚丙烯酰胺可与次氯酸盐在碱性条件 下反应而制得阳离子型的聚乙烯亚胺 6.交联反应
其他性质
• 聚电解质具有螯合性，其分子中的一些基团如羧基、羟基 、氨基、酮基、醚基等，都可提供配位电子，与多价金属 离子如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cr3+等生成一个环状化 合物，这种现象叫做螯合作用。
合成方法
1.自由基聚合 2.反相乳液聚合 3.悬浮聚合 4.本体聚合 5.离子聚合 6.逐步聚合（加聚、缩聚） 7.聚合物的化学改性
乙烯基单体共聚
两性电解质离子对单体聚合
二甲胺和环氧氯丙烷的聚合
苯基聚电解质的缩聚 聚酯、聚酰胺和顺丁烯酸酐——苯乙烯聚合物的水解