高分子电解质1介绍.pptxVIP

第三章 高分子电解质 （ polyelectrolytes） 高分子电解质(或聚电解质polyelectrolytes)是指在高分子链上带有可离子化基团的物质。 特性: 高分子电解质溶解于介电常数很大的溶剂，如在水中时，就会发生离解，放出许多低分子离子，高分子本身则成为留下若干离解位而带有与低分子离子相反电荷的聚离子。 反离子或抗衡离子(counterion) 电位离子(离解位) 高分子电解质同时具有高分子水溶液和电解质溶液的性质 第一节 高分子电解质的类型 1 按来源分类天然高分子电解质化学改性天然高分子合成高分子电解质 2 按离子类型分类聚阳离子或阳离子聚电解质(polycations)聚阴离子或阴离子聚电解质(polyanions) 两性高分子电解质(plyampholytes) 聚4-乙烯吡啶正丁基溴季铵盐 聚丙烯酸钠两性高分子电解质(plyampholytes) 正、负电荷基团处于同一侧链上，内盐聚合物或高分子胺内酯(polymeric betains)；正、负电荷基团处于不同侧链上(强酸强碱型、强酸弱碱型、弱酸强碱型和弱酸弱碱型) 3按结构分类主链上带离子基团的高分子电解质侧基上带离子基团呈梳状分布的高分于电解质中性单体与离子单体的共聚物 3．按结构分类 (1)主链上带离子基团的高分子电解质 结构通式 例(2)侧基上带离子基团呈梳状分布的高分子电解质(3)中性单体与离子单体的共聚物 　无规和嵌段两种序列结构 根据高分子电解质离解度大小，可分为强聚电解质和弱聚电解质。此外，还可按聚合物分子量大小、高分子电解质主链组成等分类。 第二节 高分子 电解质的合成一、阳离子聚电解质的合成制备阳离子聚电解质的方法阳离子型单体为原料通过聚合反应制得高分子化学反应法（阳离子化试剂与高分子链上的基团进行化学反应） 　1．共聚合法阳离子单体多为丙烯酰胺类、丙烯酸酯类、氯丙烯、苯乙烯等经季铵化的衍生物。①(甲基)丙烯酸酯季铵盐　结构类似，如(甲基)丙烯酸酯锍盐。②(甲基)丙烯酰胺季铵盐③乙烯氧烷基季铵盐④乙烯苄基三甲基季铵盐⑤N-烯丙基季铵盐⑥N-烷基乙烯吡啶季铵盐(乙烯基吡啶鎓)在实际应用中，阳离子均聚物很少，而阳离子共聚物用途广泛。 主链上带正电基团的高分子电解质的制备（１）离子胺的合成等量的二元叔胺与二卤化物，通过聚烷基化(polyalkylation)反应制备，也可以将仲胺、叔胺的聚合物进行后季铵化反应 （２）主链上带环状结构的阳离子电解质 （３）双环氧化物与二元核铵盐合成的阳离子聚合物二甲胺与环氧氯丙烷在一定条件下进行线性聚合，可以得到一种水溶性的直链结构的聚季铵盐。而聚季铵盐与丙烯酰胺的接枝共聚反应可以分成四个阶段来完成：（1）游离基的生成：利用氧化还原体系，过硫酸铵与异丙醇共同作用，如下式产生游离基：（2）游离基的转移（3）接枝共聚反应随着链游离基的转移，链不断增长，最后得到如下式的理想结构：如果以B代表丙烯酰胺分子，上式可以写成：（4）链的终止。在接枝共聚反应中，随着聚合物的生成，体系的物理状态从流动的液态转变为粘稠的固体物，体积收缩，比重增大，当聚合反应达到一定的时间后，如果把接枝共聚温度突然降低，链增长过程就会自动停止，最后得到一可溶于水的粘性聚合物。2　高分子化学反应法 （１）聚丙烯酰胺(PAM) （２）聚乙烯醇(PVA) （３）聚苯乙烯（ps)与甲醛和盐酸反应制备氯甲基化的聚苯乙烯，然后再与阳离子化试剂如叔胺、硫醚或三烷基膦进行反应制备可用作絮凝剂的阳离于型改性物（４）聚氯乙烯(PVC) 　聚丙烯腈(PAN) 　聚丙烯酸酯类 　天然高分子如淀粉、纤维素、甲壳素、本质素等 二、阴离子型电解质的合成(1)聚丙烯酸盐 (2)聚乙烯磺酸盐 (3)聚苯乙烯磺酸盐 (4)羧甲基纤维素(CMC) Contents三、两性高分子电解质的合成阳离子单体与阴离子单体的共聚物乙烯基吡啶、(甲基)丙烯酸酯季铵盐、(甲基)丙烯酰胺季铵盐同(甲基)丙烯酸的共聚物丙烯酰胺-丙烯酸共聚物经季铵化可得以下两类两性高分子电解质这类两性聚合物的离子特性依赖于溶液的pH值，在等电点时表现出两性特征。 (2)离子对单体两性聚合物这类聚合物的两性特性不依赖溶液的pH值。（3）内盐聚合物 各种内盐聚合物可采用磺酸内铵盐或羧酸内铵盐聚合而得。这些单体一般是通过开环反应制备 也可通过高分于化学反应法制备，例如：聚乙烯基吡啶和环丁磺酸酯反应制备内盐聚合物。笫三节 高分子电解质的性质一、高分子电解质的基本性质 二、两性高分子电解质三、聚电解质复合物四、两亲聚电解质一、高分子电解质的基本性质 高分子电解质的离解平衡高分子电解质溶液的粘度高分子电解质溶液的渗透压高分子电解质的溶解性高分子电解质的化学性质一、高分子电解质的基本性质高分子电解质的离