水溶性高分子和表面活性剂相互作用的驱动力与影响因素研究

水溶性高分子和表面活性剂相互作用的驱动力与影响因素研究

刘涛山西省阳泉煤业集团三矿职工教育学校

【摘要】高分子和表面活性剂在溶液中混合时可发生相互作用形成复合物，使高分子和表面活性剂的性质得到相互改性，因此它的水溶液的许多特性常常优于任一纯组分体系的性质，主要表现在以下几个方面：１．体系表面活性提高，加强了表面活性剂的分散、乳化和起泡等方面的性能；２．在适当表面活性剂存在下，高分子易附着于金属等固态物质的表面，可显著改变固体的界面行为；３．该类体系可在低于表面活性剂临界胶束浓度的条件下实现增溶的目的，提高了表面活性剂的增溶能力；４．高分子的流变性随表面活性剂浓度的增加可发生显著的变化，利用此特性可控制体系的流变行为。

【关键词】水溶性高分子表面活性剂驱动力相互作用有机添加剂流变性

一、引言表面活性剂种类繁多，常见的种类划分方法主要有以下几种：（１）根据头部亲水基团的不同可以将表面活性剂划分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型；（２）根据疏水基的类型可以划分为碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂、硅表面活性剂；（３）根据分子量的大小可以划分为低分子量表面活性剂和高分子量表面活性剂（分子量大于１００００）。传统的表面活性剂一般由一个疏水链和一个极性基团组成。

随着科学技术的发展以及对表面活性剂研究的深入，人们又合成出一系列具有特殊功能的新型表面活性剂，如Ｇｅｍｉｎｉ表面活性

剂、Ｂｏｌａｆｏｒｍ表面活性剂、星形表面活性剂、Ｔｒｉｍｅｒ表面活性剂、糖苷表面活性剂、Ｊａｎｕｓ表面活性剂和富勒烯表面活性剂等。

二、相互作用的驱动力近年来的研究表明表面活性剂和水溶性高分子的相互作用一般是通过以下几种驱动力来进行的：１．疏水相互作用，当高分子链带有疏水基团时这种作用力非常明显。

２．静电相互作用，主要存在于带有相反电荷的聚电解质和表面活性剂之间。

３．氢键相互作用，主要存在于非离子型表面活性剂和高分子之间。

４．离子－偶极相互作用，广泛存在于表面活性剂头部极性基团和高分子之间。

三、相互作用的影响因素１．温度。对于中性高分子与离子型表面活性剂之间的相互作用而言，温度的影响主要表现在两个方面，一是对高分子溶解性的影响，通常升高温度使高分子在水中溶解变差，疏水性能增加，有利于两者之间发生缔合；二是对表面活性剂临界聚集浓度的影响，一般升高温度会降低表面活性剂极性头的水合作用，使之易于和高分子作用，但是升高温度同样会破坏疏水基团周围的水结构，不利于表面活性剂与高分子的缔合。在一定的温度下，高分子与表面活性剂的相互作用受以上各种影响因素的控制。

２．无机盐。对于中性高分子来说，无机电解质盐的加入，一般能够促进表面活性剂－高分子复合物的形成，并且增加表面活性剂与

高分子结合的比例。例如，加入０．１Ｍ的ＮａＣｌ可以使每摩尔的。

Ｖ。

单元上结合的ＳＤＳ数从０．３增加到０．９摩尔。同样，加入０．４Ｍ的ＮａＢｒ可以使每摩尔的。

ＥＯ单元上结合的ＳＤＳ数从０．２５增加到０．８５摩尔。Ｓａｔｉｏ和Ｋｉｔａｍｕｒａ发现加入水分子形成结构破坏的反离子利于中性高分子和离子型表面活性剂的结合，而加入利于水分子形成结构的反离子起的作用则相反。

对于带相反电荷的聚电解质和表面活性剂来说，无机盐的作用是双重的，第一种机理是降低聚合物与表面活性剂的静电相互作用，第二种机理是稳定表面活性剂聚集体。

３．表面活性剂链长。在同系物中，随着表面活性剂链长的增加，与高分子的相互作用增强，开始作用的浓度（即ＣＡＣ）降低，这和表面活性剂在水溶液中随着链长的增加ＣＭＣ的降低是一致的。Ｋｏｇｅｊ等人对不同碳链长度的烷基溴化吡啶和Ｎａ。

ＳＳ体系的研究结果很好的证明了这一点。

４．表面活性剂亲水基团。离子表面活性剂包括阴离子表面活性和阳离子表面活性剂，许多研究结果表明和中性高分子发生作用时，阴离子表面活性剂比相同链长的阳离子表面活性剂强，中性聚合物与阳离子表面活性剂的相互作用比较弱是一个非常普遍的现象对于这种现象的解释有以下几种：第一种是由Ｎａｇａｒａｊａｎ__________和Ｒｕｃｋｅｎｓｔｅｉｎ等人提出的。

他们认为阳离子表面活性剂的极性端头很大，使得聚合物不易接近阳离子表面活性剂胶团的表面，但这种理论只能部分解释阴离子表面活性剂与中性高分子的相互作用更强这一实验现象。第二种解释是认为由聚醚中的醚氧和。

Ｖ。

中的酰胺部分质子化而使高分子带有部分正电荷，但是，醚和酰胺的。

Ｋａ很小，在中性条件下的质子化是令人怀疑的。第三种解释认为阳离子和阴离子表面活性剂与聚合物的水化外壳相互作用是有差别的，导致阴离子表面活性剂与中性聚合物的相互作用更为有利。

５．高分子的性质。中性高分子引入疏水基团可以使其和表面活性剂的相互作用增强。中性高分子和表面活性剂相互作用的“活性”大小几乎是和其“ＨＬＢ”值是一致的。Ｂｒｅｕｅｒ和Ｒｏｂｂ给出了中性高分子和表面活性剂相互作用的“活性”大小顺序，对阴离子表面活性剂来说：。

ＶＡ＜。

ＥＯ＜ＭｅＣ＜。

ＶＡｃ＜。

Ｏ～。

Ｖ。

对阳离子表面活性剂来说：。

Ｖ。

＜。

ＶＡ＜。

ＥＯ＜ＭｅＣ＜。

ＶＡｃ＜。

Ｏ另外高分子链的柔性大小对其和表面活性剂的相互作用也有影响。例如，ＳＤＳ和直链淀粉的相互作用要比其和支链淀粉的相互作用要弱。。

Ｖ。

、。

ＥＯ以及。

ＶＡ可以和表面活性剂形成复合物，而羟乙基纤维素和右旋糖苷则很难和表面活性剂作用。

６．高分子的分子量。高分子的分子量需要达到一定的值才能和表面活性剂发生较强的作用。人们的研究表明对。

Ｖ。

和。

ＥＯ来说此值为４０００。当分子量大于４０００以后，表面活性剂的ＣＡＣ的大小几乎和高分子的分子量无关。当分子量小于１５００时，高分子和表面活性剂几乎就没有相互作用。

７．有机添加剂。有学者研究了不同碳链长度的醇（乙醇、丙醇、丁醇、戊醇及己醇）对。

ＥＯ／ＳＤＳ复合体系粘度的影响。结果表明：随着乙醇或者丙