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武汉现代精工水溶性高分子与相关学科的关系

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

在30年的发展过程中,水溶性高分子作为一门独立的新兴学科afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司经历了萌芽与成长的过程,有探索及完善的阶段。它既和相关学科有诸多的交集,也因国内外定义的不同有差别,这造成了一定层面的理解歧义及混淆,从而对它的认识也有明显的异同。我们列举了这些年来容afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司易引起歧义及混淆的相关名词对之加以区分与归纳。(1)某些水不溶性高分子也属于本领域范畴。水性高分子材料是门新兴的学科,相比传统成熟的其他材料学,其逻辑体系尚处于发展优化的阶段。我们不能片面地认为水溶性高分子必须有好的水溶性。其实,有诸多的水不溶性高分子也属于水溶性高分子。或者说,水性高分子材料的内涵随着时代的发展已经扩展到水不溶。传统水溶性高分子的基本性能前面已经详尽阐述,但新的功能及特色在不断的演化之中。我们也应该用发展与开放的眼光afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司来更新已有的理念。①单体交联聚合而产生的水不溶高分子。例如NVP用交联剂爆米花afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司聚合形成高交联度的PVPP交联聚维酮(crosslinked povidone)。这是一种分子链高度缠绕卷曲的立体网状结构。它在水中以分散溶胀状态存在。由于分子链的严密网状结构,水分子无法进入,故而呈现水不溶状态。②某些聚合物在水中能够溶胀并保持大量水分而又不溶解于水的亲水性交联聚合物,通过共价键、氢键或范德瓦尔斯力等作用相互交联构成三维网状结构,呈现凝胶状态。它的吸水与消溶胀过程是可逆的,当吸水达到饱和后共价键会阻止水分子的持续进入,这是一个动态的过程。③某些聚合物本身不溶于水,但其原料为天然高分子材料,绿色环保,自然可降解,且最终降解产物为二氧化碳及水。同时其聚合机理及理化性能都类似于传统天然、半天然水溶性高分子,故也认定为新型水溶性高分子。比如目前已经得到广泛应用的生物基高分子聚乳酸PLA。如何更为精确地表述水溶性高分子还有个发展变化的过程,有待于我们未来的深入研究与探讨。(2)水溶性高分子与功能高分子的关系 我们可以这样定义:水溶性高分子是功能高分子重要的组成部分,二者是从属与包含的关系。水溶性高分子与表面活性剂构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。它们之所以具有特定的功能,是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团,或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合,或者二者兼而有之。它是在合成或天然高分子原有力学性能的基础上,再赋予传统使用性能以外的各种特定功能(如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等)而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团,其功能性的显示往往十分复杂,不仅取决于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构,还取决于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等,后者对生物活性功能的显示更为重要。(3)与精细化学专用品的关系 随着学科的跨界及融合,部分精细绿色有机化学品渐渐演化成合成类水性高分子新材料。他们保留着精细化学专用品的主要优点:特定功能、小批量、多品种、技术密集度、附加值高。但同时又侧重于水溶性,绿色环保。从精细化学专用品到功能高分子再到水溶性高分子,这是一个发展的演变过程,强调的是绿色环保与节能afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司高效。可以这样定义:合成类水溶性高分子与绿色精细化学专用品衍生出的水性高分子材料是等同的关系。在此,尽管水溶性高分子已经属于新材料的一支,但我们需要强调的是化学,尤其是精细化学是一门严谨而重要的学科,是国民经济发展必不可少的支柱产业,我们应该敬畏它而不是远离它。遗憾的是,由于中国环保问题的加剧,大家对化学的偏见极其巨大。其实,化学是一把双刃剑,用好了,它会发挥巨大的不可替代的作用;用不好,会产生各种的环境问题。这不是化学本身有问题,是用化学的人需要好好学习,好好规划设计。我们可以学习一下BASF,它的总部位于德国的路德维希港,这里你根本看不到任何化工生产的污染,反而,afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司这是一个鸟语花香、海鸥翔集的迷人海港,天空碧蓝,海水澄清,空气清新。如果中国的化学产业设计合理,规划科学,相信我们中国的化学企业也一定能像BASF一样成为绿色的代名词。(4)与聚电解质的关系 从电荷性方面来讲,欧美同行也习惯于叫离子型水溶性高分子为聚电解质,并有相关的行业协会。聚电解质也称高分子电解质,聚电解质是带有可电离基团的长链高分子,这类高分子在极性溶剂中会发生电离,使高分子链上带上电荷。链上带正或负电荷的聚电解质分别叫作聚阳离子或聚阴离子。聚电解质分别具有电解质和高分子的一些性质。聚电解质溶液可以导电,有很大的黏度。作为软物质体系,聚电解质对很多分子组装体的结构、稳定性和相互作用具有重要影响,是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子,其结构单元上含有能电离的基团。可用作增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶黏剂等。不溶性体型聚电解质归入离子交换树脂。这方面和离子型水溶性高分子完全一致。聚电解质按电离的基团可分为:afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司①聚酸类,电离后成为阴离子高分子,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聚碱类,电离后成为阳离子高分子,如聚乙烯亚胺—CH2—CH2—NH—、聚乙烯吡啶等。此外,还有无机类的聚磷酸盐、聚硅酸盐和天然的核酸、蛋白质。后二者因分子中具有酸性和碱性两种可电离的基团,所以称为高分子两性电解质。聚电解质可用作食品、化妆品、药物和涂料的增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶黏剂,皮革和纺织品的整理剂,土壤改良剂,油井钻探用afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司泥浆稳定剂,纸张增强剂,织物抗静电剂。根据聚电解质的结构、性能及用途来看,其相当部分与离子型水溶性高分子相重叠,可以说聚电解质是根据电荷定义的水溶性高分子材料。从属于水溶性高分子领域。(5)与生物基高分子材料的关系 根据水溶性高分子原料来源,“现代法”可分为生物基水溶性高分子及化学基水溶性高分子。生物基高分子包括:用生物技术直接制取的高分子材料,如聚羟基脂肪酸酯等;用生物技术制取的原料再经聚合得到的一类材料,如聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚氨基酸等。通俗来讲,生物基高分子(含微生物法)的特点是原料来自自然界动植物及微生物,绿色、环保、可再生、降解充分完整、不会对环境造成二次污染,是最绿色的高分子新材料。但其来源相对局限,产量相对较少,成本较高,受外界条件限制较大,某些制备工艺尚有较大的提升空间,离大规模量产有一定距离。而化学基水溶性高分子材料因为来源于石化(含煤化学)领域,原料供应充分,品质易于控制,性能稳定,成本低廉,可大规模复制,故衍生出无数的新品种。根据不同的品种、型号,有些化学基水溶性高分子新材料在绿色环保方面的性能接近甚至达到生物基高分子的水平。随着原料afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司来源的拓展(转基因植物及发酵工程的大力发展)与生产工艺的突破,可再生的生物基高分子材料从水溶性高分子行业异军突起。由于生物基高分子的原料来源于自然界的动植物(含甲壳类、海藻类)、微生物,具有天然的亲和性与自净力。相当多的新产品具有我们梦寐以求的充分降解,分解产物为二氧化碳、水及简单有机小分子的优异性能。afleurdo.com武汉现代精工机械股份有限公司这是水溶性天然高分子的发展变化使然。随着聚合机理、引发体系、催化剂及生产工艺的提升及变化,原本无法实现的量产已成为现实。可以这样定义:生物基高分子材料是水溶性天然及半天然高分子的代名词,二者是等同的关系,故而生物基高分子材料是水溶性高分子材料的子系统,是从属关系。

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