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Los surfactantes comúnmente utilizados son compuestos de bajo peso molecular, con un peso molecular de varios cientos. Con temas de gran interés como la recuperación mejorada de petróleo, la investigación exhaustiva sobre portadores de fármacos y liberación controlada, simulación biológica, películas poliméricas LB, materiales poliméricos médicos (anticoagulantes), polimerización de lociones, etc., ha diversificado cada vez más los requisitos de alto rendimiento para los surfactantes. Los compuestos poliméricos surfactantes se han convertido en el foco de atención.
Las sustancias con un peso molecular de varios miles o más y actividad superficial se suelen denominar tensioactivos de alto peso molecular. Al igual que los tensioactivos comunes, no existe un sistema de clasificación estándar para los tensioactivos poliméricos. Según su ionicidad en agua, los tensioactivos de bajo peso molecular se clasifican en aniónicos, catiónicos, zwitteriónicos y no iónicos. Según la formación de micelas en la solución, se dividen en tensioactivos jabonosos y tensioactivos poliméricos solubles en agua.
Jabón de poliestireno
La gran mayoría de los jabones están cargados, al igual que los polielectrolitos. De hecho, la mayoría de los jabones son producto de la modificación hidrofóbica de los polielectrolitos y generalmente son insolubles en agua. Actualmente existen varios tipos de jabones sintetizados (donde R representa un alquilo de cadena larga):
Tensioactivo polimérico soluble en agua
Los tensioactivos poliméricos que no forman micelas en solución son generalmente tensioactivos poliméricos solubles en agua. Según su origen, se dividen en tres categorías: tensioactivos poliméricos naturales, semisintéticos y sintéticos.
Polímeros naturales como diversas gomas de árboles comunes, almidones, polisacáridos fermentados microbianos, etc.
Los polímeros semisintéticos son diversos polímeros obtenidos por modificación química del almidón, la celulosa y las proteínas, como el almidón catiónico, la metilcelulosa, etc.
Los polímeros sintéticos se obtienen mediante la polimerización de monómeros derivados de productos petroquímicos, como los derivados de poliacrilamida, ácido poliacrílico, etc.
Clasificación de los surfactantes poliméricos
Según su ionicidad en el agua, se pueden clasificar en tipos aniónicos, catiónicos, zwitteriónicos y no iónicos.
Tensioactivo polimérico aniónico
(1) Los polímeros típicos de tipo ácido carboxílico incluyen ácido poliacrílico y sus copolímeros, ácido butenoico y sus copolímeros, copolímeros de anhídrido maleico y ácido acrílico y sus productos parcialmente saponificados.
(2) Los polímeros típicos del tipo éster sulfato incluyen:
(3) Tipo de ácido sulfónico
Algunos poliestirenos sulfonados, condensados de ácido bencenosulfónico y formaldehído, condensados de ácido naftaleno sulfónico y formaldehído, polibutadieno sulfonado, etc. El lignosulfonato también es un tensioactivo polimérico de tipo ácido sulfónico. Entre los tensioactivos poliméricos típicos basados en ácido sulfónico se incluyen:
Tensioactivo polimérico catiónico
Sales de amina o poliaminas como polietilenimina, polivinilpirrolidona, polimaleimida y sus derivados. Entre los polímeros típicos se incluyen:
(2) Sal de amonio cuaternario
Como la poliacrilamida cuaternizada, la sal de polivinilpiridina, la epiclorohidrina de polidimetilamina, etc. Los tensioactivos poliméricos de amonio cuaternario presentan propiedades catiónicas en medios acuosos ácidos, neutros y alcalinos. Entre los productos representativos se incluyen:
Tensioactivo polimérico anfotérico
Las principales variedades incluyen copolímero de vinil piridina acrílica, ácido acrílico, copolímero de éster acrílico catiónico, poliacrilamida anfotérica, etc., tales como:
Tensioactivos poliméricos no iónicos
Las principales variedades incluyen el alcohol polivinílico y sus productos parcialmente esterificados o acetalizados, como la poliacrilamida modificada, el copolímero de anhídrido maleico, el poliacrilato, el poliéter, el óxido de polietileno, el óxido de propileno, la resina fenólica soluble en agua, la resina amino, etc.
Estructura y propiedades de los surfactantes poliméricos
La actividad superficial de los surfactantes poliméricos depende de la morfología de las macromoléculas en solución, que está estrechamente relacionada con la estructura química anfifílica, la relación de composición y el peso molecular relativo de las macromoléculas.
Tensioactivo tipo bloque
Los segmentos hidrófobos de múltiples bloques se distribuyen en la cadena principal de macromoléculas, y una longitud apropiada de secuencia hidrófila hidrófoba evitará eficazmente la autoagregación de segmentos hidrófobos (formando micelas de una sola molécula) o la agregación intermolecular (agregación de múltiples moléculas).
Tensioactivo en forma de peine
Los surfactantes en forma de peine ofrecen la ventaja de su fácil preparación y su diversidad de variedades. Pueden obtenerse por homopolimerización o copolimerización de monómeros de ambos sexos y anfifílicos. Dependiendo de la posición de los grupos hidrofóbicos e hidrofílicos, presentan diferentes estructuras químicas ramificadas.
Debido a la presencia de grupos hidrófilos en las cadenas laterales, se dificulta la agregación y asociación de segmentos hidrófobos. Incluso en las micelas ya formadas, en comparación con las micelas centrales densamente compactadas, el interior es relativamente laxo y aún contiene una gran cantidad de moléculas de agua, lo que presenta una alta actividad superficial. Por otro lado, debido a la configuración, las ramificaciones anfifílicas pueden dificultar la unión de las cadenas principales hidrófobas compuestas por metileno y grupos metileno, lo que les permite participar en la adsorción interfacial.
Las investigaciones han demostrado que cualquier factor que aumente la rigidez de las cadenas moleculares manteniendo la solubilidad es beneficioso para el estiramiento de las macromoléculas en la solución y puede mejorar la actividad superficial de los polímeros.
Aplicación de surfactantes poliméricos
Aplicación en la industria de impresión y teñido textil.
Los surfactantes poliméricos a base de poliéter se utilizan a menudo como detergentes de baja formación de espuma, emulsionantes, dispersantes, antiespumantes, agentes antiestáticos, agentes humectantes, agentes de impresión y teñido, etc.; El alcohol polivinílico y otros compuestos macromoleculares se utilizan ampliamente como espesantes y coloides protectores en la preparación de auxiliares de impresión y teñido de lociones; Los derivados de celulosa como la carboximetilcelulosa se utilizan en detergentes como agentes antiincrustantes; El lignosulfonato y el sulfonato de condensado fenólico se utilizan como dispersantes para colorantes insolubles.
Hora de publicación: 09-ene-2025