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水溶性高分子第一章

'水溶性高分子第一章'
1、影响水溶性高分子的溶解性的因素 掌握2、提高水溶性高分子的溶解性的方法 3、水溶性高分子流变学特性 理解 4、水溶性高分子各种分子量的测量方法 熟悉 5、水溶性高分子的分散性能及絮凝作用 理解6、水溶性高分子的发展前景 熟悉一、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 种类 高分子 结构特点 ? 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”。 CH CR CH CR CH CR CH2CR聚丙烯酰胺 2 2 2 COOH CONH CONHCH2N(CH3)2 CONH2 2 CH OH COOH CH2OH 2 O O O 改性淀粉 OH OH OH O O O OH OH OH CH2OH O OH壳聚糖 O NH2 n 果胶 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 OH CH2OH CH2OH 2 O O O OH OH OH 淀粉 O O O OH OH OH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。 淀粉类 植物胶 天然类 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 低分子量 高分子量 超高分子量 聚丙烯酰胺 聚丙烯酸驱油剂 改性淀粉 絮凝剂 改性纤维素 瓜 胶 壳聚糖 物理方法 动植物 天然类水溶性高分子 物理化学淀粉类: 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 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。 化学改性天然化合物 半合成类水溶性高分子 一定条件 取代改性 改性淀粉 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 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。 聚丙烯酰胺 聚胺树脂 聚丙烯酸 氨基树脂聚合类 聚乙二醇 缩合类 酚醛树脂 聚氧化乙烯 环氧树脂 聚马来酸酐 聚氨酯树脂 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。 1893成功 国外 1954工业化 聚丙烯酰胺 60年代试产 国内 70年代大规 100千克颜料的黏合剂: 高效性 13kg动物胶;7kg聚乙烯醇 品种和规模 多样化 性能和用途 生物耗氧量低 BOD变通性大 价格和质量 1、水溶性高分子的定义2、水溶性高分子的结构特点3、水溶性高分子特殊性质4、天然水溶性高分子的种类 5、合成水溶性高分子发展快的原因一、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 原因? 分子结构 线形、支链及体型高分子 结晶度 淀粉与纤维素 ?? 好? 分子量 M 好?外界因素 温度、搅拌速度及压力等 化学反应 引入亲水基 COOH、OH、CONH等 聚合过程 降低结晶度 引入歧化点 链终止剂 斥力作用引入反电解质 防止分子链发生卷曲 极低或极高剪切速率 ? ? ?? 三采驱油液假塑体 胀流体 触变体与流凝体 n 0<n<1 ? ? ? ﹥ k n 1 涂料 2000-5000 阻垢分散剂聚丙烯酸 几万-几十万 增稠剂 几百万-几千万 絮凝剂 冰点降低法 渗透压 ?W N 数均分子量 M ? i i 沸点升高法 n ? Ni 端基滴定法 ?重均分子量 Wi M i 光散射法 M w ? ?Wi 1粘均分子量 ? ? 粘度法 M? ? ??Wi M i ? 3 ? M i N Z均分子量 ? i 凝胶渗透色谱法 M z 2 ? M i Ni 四者关系: M z ? M w ? M ? ? M n 聚丙烯酸 钻井液泥浆 防止卡钻 悬浮剂 例子 聚丙烯酸 工业废水 防止沉积 分散剂 锅炉、冷却、油漆等 表面活性 降低表面张力,润湿,吸附 分散作用 保护胶体 通过亲水性形成胶体 吸附 聚结 物理作用 沉降絮凝作用 活泼基团 化学作用 改变表面基团 化学键 无机絮凝剂 硫酸铝、聚合铝、明矾、硫酸亚铁等 有机絮凝剂 木质素、甲壳质、改性淀粉、PAM等 自身粘度增加增稠方式 增加水体粘度 与化合物作用 聚丙烯酰胺用作调剖堵水剂一、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49.44% 34.57% 5.99% 10.05% 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 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,如羧基、羟基、胺基、醚基等,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。 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1、影响水溶性高分子的溶解性 理解2、水溶性高分子的特殊结构 3、水溶性高分子的特殊性质 掌握 4、按照发展史进行分类的种类 理解 5、天然和半合成类水溶性高分子的种类 6、合成类水溶性高分子发展快的原因 掌握纤维素的结构为β-1,4构型,没有歧化点,结构对称,结晶度高。 淀粉存在歧化点,结构不对称,结晶度较低,故溶解性 较好。1、影响水溶性高分子的溶解性的因素 掌握2、提高水溶性高分子的溶解性的方法 3、水溶性高分子流变学特性 理解 4、水溶性高分子各种分子量的测量方法 熟悉 5、水溶性高分子的分散性能及絮凝作用 理解6、水溶性高分子的发展前景 熟悉一、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 种类 高分子 结构特点 ? 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”。 CH CR CH CR CH CR CH2CR聚丙烯酰胺 2 2 2 COOH CONH CONHCH2N(CH3)2 CONH2 2 CH OH COOH CH2OH 2 O O O 改性淀粉 OH OH OH O O O OH OH OH CH2OH O OH壳聚糖 O NH2 n 果胶 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 OH CH2OH CH2OH 2 O O O OH OH OH 淀粉 O O O OH OH OH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。 淀粉类 植物胶 天然类 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 低分子量 高分子量 超高分子量 聚丙烯酰胺 聚丙烯酸驱油剂 改性淀粉 絮凝剂 改性纤维素 瓜 胶 壳聚糖 物理方法 动植物 天然类水溶性高分子 物理化学淀粉类: 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 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。 化学改性天然化合物 半合成类水溶性高分子 一定条件 取代改性 改性淀粉 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 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。 聚丙烯酰胺 聚胺树脂 聚丙烯酸 氨基树脂聚合类 聚乙二醇 缩合类 酚醛树脂 聚氧化乙烯 环氧树脂 聚马来酸酐 聚氨酯树脂 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。 1893成功 国外 1954工业化 聚丙烯酰胺 60年代试产 国内 70年代大规 100千克颜料的黏合剂: 高效性 13kg动物胶;7kg聚乙烯醇 品种和规模 多样化 性能和用途 生物耗氧量低 BOD变通性大 价格和质量 1、水溶性高分子的定义2、水溶性高分子的结构特点3、水溶性高分子特殊性质4、天然水溶性高分子的种类 5、合成水溶性高分子发展快的原因一、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 原因? 分子结构 线形、支链及体型高分子 结晶度 淀粉与纤维素 ?? 好? 分子量 M 好?外界因素 温度、搅拌速度及压力等 化学反应 引入亲水基 COOH、OH、CONH等 聚合过程 降低结晶度 引入歧化点 链终止剂 斥力作用引入反电解质 防止分子链发生卷曲 极低或极高剪切速率 ? ? ?? 三采驱油液假塑体 胀流体 触变体与流凝体 n 0<n<1 ? ? ? ﹥ k n 1 涂料 2000-5000 阻垢分散剂聚丙烯酸 几万-几十万 增稠剂 几百万-几千万 絮凝剂 冰点降低法 渗透压 ?W N 数均分子量 M ? i i 沸点升高法 n ? Ni 端基滴定法 ?重均分子量 Wi M i 光散射法 M w ? ?Wi 1粘均分子量 ? ? 粘度法 M? ? ??Wi M i ? 3 ? M i N Z均分子量 ? i 凝胶渗透色谱法 M z 2 ? M i Ni 四者关系: M z ? M w ? M ? ? M n 聚丙烯酸 钻井液泥浆 防止卡钻 悬浮剂 例子 聚丙烯酸 工业废水 防止沉积 分散剂 锅炉、冷却、油漆等 表面活性 降低表面张力,润湿,吸附 分散作用 保护胶体 通过亲水性形成胶体 吸附 聚结 物理作用 沉降絮凝作用 活泼基团 化学作用 改变表面基团 化学键 无机絮凝剂 硫酸铝、聚合铝、明矾、硫酸亚铁等 有机絮凝剂 木质素、甲壳质、改性淀粉、PAM等 自身粘度增加增稠方式 增加水体粘度 与化合物作用 聚丙烯酰胺用作调剖堵水剂一、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49.44% 34.57% 5.99% 10.05% 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 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,如羧基、羟基、胺基、醚基等,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。 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1、影响水溶性高分子的溶解性 理解2、水溶性高分子的特殊结构 3、水溶性高分子的特殊性质 掌握 4、按照发展史进行分类的种类 理解 5、天然和半合成类水溶性高分子的种类 6、合成类水溶性高分子发展快的原因 掌握纤维素的结构为β-1,4构型,没有歧化点,结构对称,结晶度高。 淀粉存在歧化点,结构不对称,结晶度较低,故溶解性 较好。1、影响水溶性高分子的溶解性的因素 掌握2、提高水溶性高分子的溶解性的方法 3、水溶性高分子流变学特性 理解 4、水溶性高分子各种分子量的测量方法 熟悉 5、水溶性高分子的分散性能及絮凝作用 理解6、水溶性高分子的发展前景 熟悉一、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 种类 高分子 结构特点 ? 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”。 CH CR CH CR CH CR CH2CR聚丙烯酰胺 2 2 2 COOH CONH CONHCH2N(CH3)2 CONH2 2 CH OH COOH CH2OH 2 O O O 改性淀粉 OH OH OH O O
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