武漢現代精工水溶性高分子與相關學科的關系

Date:2020/3/1 10:03:08 / Read: / Source:本站

在30年的發展過程中,水溶性高分子作為一門獨立的新興學科www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司經歷了萌芽與成長的過程,有探索及完善的階段。它既和相關學科有諸多的交集,也因國內外定義的不同有差別,這造成了一定層面的理解歧義及混淆,從而對它的認識也有明顯的異同。我們列舉了這些年來容www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司易引起歧義及混淆的相關名詞對之加以區分與歸納。(1)某些水不溶性高分子也屬于本領域范疇。水性高分子材料是門新興的學科,相比傳統成熟的其他材料學,其邏輯體系尚處于發展優化的階段。我們不能片面地認為水溶性高分子必須有好的水溶性。其實,有諸多的水不溶性高分子也屬于水溶性高分子?;蛘哒f,水性高分子材料的內涵隨著時代的發展已經擴展到水不溶。傳統水溶性高分子的基本性能前面已經詳盡闡述,但新的功能及特色在不斷的演化之中。我們也應該用發展與開放的眼光www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司來更新已有的理念。①單體交聯聚合而產生的水不溶高分子。例如NVP用交聯劑爆米花www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司聚合形成高交聯度的PVPP交聯聚維酮(crosslinked povidone)。這是一種分子鏈高度纏繞卷曲的立體網狀結構。它在水中以分散溶脹狀態存在。由于分子鏈的嚴密網狀結構,水分子無法進入,故而呈現水不溶狀態。②某些聚合物在水中能夠溶脹并保持大量水分而又不溶解于水的親水性交聯聚合物,通過共價鍵、氫鍵或范德瓦爾斯力等作用相互交聯構成三維網狀結構,呈現凝膠狀態。它的吸水與消溶脹過程是可逆的,當吸水達到飽和后共價鍵會阻止水分子的持續進入,這是一個動態的過程。③某些聚合物本身不溶于水,但其原料為天然高分子材料,綠色環保,自然可降解,且最終降解產物為二氧化碳及水。同時其聚合機理及理化性能都類似于傳統天然、半天然水溶性高分子,故也認定為新型水溶性高分子。比如目前已經得到廣泛應用的生物基高分子聚乳酸PLA。如何更為精確地表述水溶性高分子還有個發展變化的過程,有待于我們未來的深入研究與探討。(2)水溶性高分子與功能高分子的關系 我們可以這樣定義:水溶性高分子是功能高分子重要的組成部分,二者是從屬與包含的關系。水溶性高分子與表面活性劑構成了功能高分子的主要成分。功能高分子(functional polymers)是指具有某些特定功能的高分子材料。它們之所以具有特定的功能,是由于在其大分子鏈中結合了特定的功能基團,或大分子與具有特定功能的其他材料進行了復合,或者二者兼而有之。它是在合成或天然高分子原有力學性能的基礎上,再賦予傳統使用性能以外的各種特定功能(如化學活性、光敏性、導電性、催化活性、生物相容性、藥理性能、選擇分類性能等)而制得的一類高分子。一般在功能高分子的主鏈或側鏈上具有顯示某種功能的基團,其功能性的顯示往往十分復雜,不僅取決于高分子鏈的化學結構、結構單元的序列分布、分子量及其分布、支化、立體結構等一級結構,還取決于高分子鏈的構象、高分子鏈在聚集時的高級結構等,后者對生物活性功能的顯示更為重要。(3)與精細化學專用品的關系 隨著學科的跨界及融合,部分精細綠色有機化學品漸漸演化成合成類水性高分子新材料。他們保留著精細化學專用品的主要優點:特定功能、小批量、多品種、技術密集度、附加值高。但同時又側重于水溶性,綠色環保。從精細化學專用品到功能高分子再到水溶性高分子,這是一個發展的演變過程,強調的是綠色環保與節能www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司高效??梢赃@樣定義:合成類水溶性高分子與綠色精細化學專用品衍生出的水性高分子材料是等同的關系。在此,盡管水溶性高分子已經屬于新材料的一支,但我們需要強調的是化學,尤其是精細化學是一門嚴謹而重要的學科,是國民經濟發展必不可少的支柱產業,我們應該敬畏它而不是遠離它。遺憾的是,由于中國環保問題的加劇,大家對化學的偏見極其巨大。其實,化學是一把雙刃劍,用好了,它會發揮巨大的不可替代的作用;用不好,會產生各種的環境問題。這不是化學本身有問題,是用化學的人需要好好學習,好好規劃設計。我們可以學習一下BASF,它的總部位于德國的路德維希港,這里你根本看不到任何化工生產的污染,反而,www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司這是一個鳥語花香、海鷗翔集的迷人海港,天空碧藍,海水澄清,空氣清新。如果中國的化學產業設計合理,規劃科學,相信我們中國的化學企業也一定能像BASF一樣成為綠色的代名詞。(4)與聚電解質的關系 從電荷性方面來講,歐美同行也習慣于叫離子型水溶性高分子為聚電解質,并有相關的行業協會。聚電解質也稱高分子電解質,聚電解質是帶有可電離基團的長鏈高分子,這類高分子在極性溶劑中會發生電離,使高分子鏈上帶上電荷。鏈上帶正或負電荷的聚電解質分別叫作聚陽離子或聚陰離子。聚電解質分別具有電解質和高分子的一些性質。聚電解質溶液可以導電,有很大的黏度。作為軟物質體系,聚電解質對很多分子組裝體的結構、穩定性和相互作用具有重要影響,是一類線型或支化的合成和天然水溶性高分子,其結構單元上含有能電離的基團??捎米髟龀韯?、分散劑、絮凝劑、乳化劑、懸浮穩定劑、膠黏劑等。不溶性體型聚電解質歸入離子交換樹脂。這方面和離子型水溶性高分子完全一致。聚電解質按電離的基團可分為:www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司①聚酸類,電離后成為陰離子高分子,如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸等;②聚堿類,電離后成為陽離子高分子,如聚乙烯亞胺—CH2—CH2—NH—、聚乙烯吡啶等。此外,還有無機類的聚磷酸鹽、聚硅酸鹽和天然的核酸、蛋白質。后二者因分子中具有酸性和堿性兩種可電離的基團,所以稱為高分子兩性電解質。聚電解質可用作食品、化妝品、藥物和涂料的增稠劑、分散劑、絮凝劑、乳化劑、懸浮穩定劑、膠黏劑,皮革和紡織品的整理劑,土壤改良劑,油井鉆探用www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司泥漿穩定劑,紙張增強劑,織物抗靜電劑。根據聚電解質的結構、性能及用途來看,其相當部分與離子型水溶性高分子相重疊,可以說聚電解質是根據電荷定義的水溶性高分子材料。從屬于水溶性高分子領域。(5)與生物基高分子材料的關系 根據水溶性高分子原料來源,“現代法”可分為生物基水溶性高分子及化學基水溶性高分子。生物基高分子包括:用生物技術直接制取的高分子材料,如聚羥基脂肪酸酯等;用生物技術制取的原料再經聚合得到的一類材料,如聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚氨基酸等。通俗來講,生物基高分子(含微生物法)的特點是原料來自自然界動植物及微生物,綠色、環保、可再生、降解充分完整、不會對環境造成二次污染,是最綠色的高分子新材料。但其來源相對局限,產量相對較少,成本較高,受外界條件限制較大,某些制備工藝尚有較大的提升空間,離大規模量產有一定距離。而化學基水溶性高分子材料因為來源于石化(含煤化學)領域,原料供應充分,品質易于控制,性能穩定,成本低廉,可大規模復制,故衍生出無數的新品種。根據不同的品種、型號,有些化學基水溶性高分子新材料在綠色環保方面的性能接近甚至達到生物基高分子的水平。隨著原料www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司來源的拓展(轉基因植物及發酵工程的大力發展)與生產工藝的突破,可再生的生物基高分子材料從水溶性高分子行業異軍突起。由于生物基高分子的原料來源于自然界的動植物(含甲殼類、海藻類)、微生物,具有天然的親和性與自凈力。相當多的新產品具有我們夢寐以求的充分降解,分解產物為二氧化碳、水及簡單有機小分子的優異性能。www.hnsjgdz.com武漢現代精工機械股份有限公司這是水溶性天然高分子的發展變化使然。隨著聚合機理、引發體系、催化劑及生產工藝的提升及變化,原本無法實現的量產已成為現實??梢赃@樣定義:生物基高分子材料是水溶性天然及半天然高分子的代名詞,二者是等同的關系,故而生物基高分子材料是水溶性高分子材料的子系統,是從屬關系。

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