Проанализируйте свойства высокомолекулярных поверхностно-активных веществ

Многие белки содержат участки, различающиеся по гидрофобности. Например, казеин (белок молока) и белки, содержащиеся в слюне, принадлежат к поверхностно-активным белкам этого типа; они состоят из полярных участков с высоким содержанием фосфатных групп и областей, в состав которых преимущественно входят гидрофобные аминокислотные остатки.

Известно множество синтетических поверхностно-активных блок-сополимеров. Среди них наиболее распространены и известны сополимеры поли(алкенгликолей). Роль гидрофильных участков в них практически всегда выполняют полиэтиленгликоли (ПЭГ), которые получают полимеризацией этиленоксида. Гидрофобные участки - это обычно полипропиленгликоли (ППГ), но существуют продукты, основанные и на поли(бутиленгликолях). Так как для двух последних полимеров исходными веществами служат пропиленоксид (ПО) и бутиленоксид (БО), все три поли(алкенгликоля) имеют одинаковую структуру основной полимерной цепи -О-С-С- а повторяющимися единицами являются

-ОСН₂-СН₂- в поли(этиленгликоле)

-ОСН₂СН(СН₃)- в поли(пропиленгликоле)

-ОСН₂СН(СН₂СН₃)- в поли(бутиленгликоле).

В литературе иногда используется термин поли(алкеноксид) вместо поли(алкенгликоль), например, поли(этиленоксид) вместо поли(этиленглиголь). Поли(этиленгликоли) иногда также называют полиоксиэтиленами (ПОЭ) или полиоксиранами. Термин «поли(этиленгликоль)» обычно относится к полимерам, молекулярная масса которых не превышает 20000, поли(этиленоксидами) называют полимеры с большими молекулярными массами, а ПОЭ и полиоксираны не имеют такой специфичности. Фрагменты в блок-сополимерах всегда имеют относительно небольшую молекулярную массу, поэтому они должны называться поли(этиленгликолями) (ПЭГ).

Ниже перечислены некоторые важные свойства блок-сополимеров ЭО-ПО.

1. Они характеризуются обратной зависимостью растворимости от температуры (более растворимы в холодной, нежели в горячей воде) и демонстрируют точку помутнения.

2. Продукты с низким содержание ЭО обладают небольшой пенообразующей способностью (наилучший антивспениватель получен при соотношениях ЭО-ПО от 1:4 до 1:9); в то же время наименьшая пенообразующая способность характерна для обращенных продуктов ПО-ЭО-ПО.

3. Высокомолекулярные продукты с большим содержанием ПО обладают хорошими смачивающими свойствами.

4. Продукты с большим содержанием ЭО - эффективные диспергаторы.

5. Биоразложение блок-сополимеров происходит медленно, особенно продуктов с большим содержанием ПО.

Эти продукты разнообразны, недороги и их физико-химические свойства легче контролировать, чем в случае большинства других типов ПАВ, поскольку и гидрофильные, и гидрофобные участки можно варьировать по желанию.

Плохая биоразлагаемость отрицательно характеризует эти высокомолекулярные поверхностно-активные вещества и, естественно, ограничивает их применение; можно ожидать, что в будущем эти ограничения станут еще серьезнее.

Ниже перечислены области применения блок-сополимеров ЭО-ПО.

Реагенты для контроля пенообразования в: а) моющих средствах для посудомоечных машин; б) текстильной промышленности (при окрашивании и на стадиях отделки); в) нефтедобыче; г) эмульсионных красках.

2. Смачиватели в:

а) посудомоечных машинах на стадии ополаскивания;

б) смазках.

3. Диспергаторы пигментов.

4. Эмульгаторы или коэмульгаторы для получения эмульсий гербицидов и инсектицидов.

5. Деэмульгаторы в нефтедобыче (продукт должен содержать 20-50% ЭО для эмульсий типа «вода в масле» и 5-20% - для эмульсий «масло в воде»).

6. В средствах личной гигиены.

7. В фармацевтических препаратах.

Возрастающий интерес к полимерным ПАВ определяется их двумя уникальными свойствами.

1. Они обладают большим сродством к межфазным границам, что приводит к их аккумулированию на межфазных границах, независимо от физико-химических факторов. Данное свойство отличает полимерные ПАВ от обычных низкомолекулярных поверхностно-активных веществ. Это означает: а) продукты эффективно действуют при низких концентрациях; б) они нечувствительны к действию солей, изменениям температуры и др.

2. Они могут состоять из очень длинных полиоксиэтиленовых (или полисахаридных) цепей и все еще обладать сильным сродством к межфазным границам (известно, что низкомолекулярные ПАВ с длинными гидрофильными цепями склонны к десорбции с границы раздела фаз и переходу в водный раствор). Таким образом, высокомолекулярные ПАВ являются чрезвычайно эффективными стабилизаторами дисперсных систем, действующими по стерическому механизму; они также могут использоваться как агенты, предотвращающие загрязнение твердых поверхностей.