Высокомолекулярные поверхностно-активные вещества

ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ВПАВ), водорастворимые полимеры, способные адсорбироваться на поверхности раздела водного раствора со смежной фазой: газовой средой, другой жидкостью (например, минеральным маслом) или твёрдым телом. В соответствии с принципами термодинамики поверхностных явлений адсорбция ВПАВ сопровождается снижением свободной поверхностной энергии на границе фаз или, если контактирующие фазы подвижны, снижением поверхностного натяжения. Поверхностная активность ВПАВ, как и низкомолекулярных ПАВ, обусловлена дифильным строением молекул - каждая молекула содержит обособленные гидрофобные и гидрофильные атомные группы. Однако для ВПАВ характерны существенно более низкая, чем у низкомолекулярных ПАВ, поверхностная активность (выражается, например, отношением максимальной разности поверхностных натяжений растворителя и раствора к концентрации ПАВ в растворе) и очень медленное достижение адсорбционного равновесия в растворе ВПАВ, т. е. медленное формирование адсорбционного слоя ВПАВ на поверхности раздела фаз. Поверхностная активность, структура и кинетика формирования адсорбционного (межфазного) слоя, способность к образованию мицелл в объёме раствора в основном зависят от конформационных возможностей (гибкости) макромолекул ВПАВ, которые определяются химическим строением поверхностно-активных макромолекул, а также наличием и концентрацией в растворяющей водной среде других веществ, особенно электролитов и соединений, склонных к образованию молекулярных комплексов и ассоциатов.

По молекулярному строению ВПАВ, как и низкомолекулярные ПАВ, подразделяют на ионогенные (анионные, катионные и амфотерные полиэлектролиты) и неионогенные. Гидрофильные и гидрофобные группы ВПАВ могут образовывать молекулярные структуры по типу блоксополимеров (чередуются блоки, содержащие гидрофильные группы, и блоки, содержащие гидрофобные группы), по типу привитых сополимеров (главная цепь содержит гидрофобные группы, боковые ответвления - гидрофильные), а также другие более сложные, в том числе циклические и разветвлённые, структуры. По происхождению ВПАВ классифицируют на природные - белковые поверхностно-активные вещества, бактериальные гетерополисахариды (например, ксантан), искусственные - продукты химической переработки природного сырья (например, эфиры целлюлозы, модифицированный крахмал), синтетические - продукты полимеризации непредельных соединений (например, виниловых мономеров).

ВПАВ используют в пищевой, текстильной и косметической промышленности, металлургии, горном деле, строительстве, медицине, фармакологии и др. Так, Na-Kapбоксиметилцеллюлозу применяют как антиресорбент в синтетических моющих средствах; эфиры целлюлозы, полиакриламиды и их производные, полисахариды (крахмал и др.) - регуляторы фильтрационных и реологических свойств технологических жидкостей при строительстве, капитальном ремонте и эксплуатации скважин различного назначения; соединения винилового ряда, полиалкиленгликоли, азотсодержащие высокомолекулярные соединения и др. ВПАВ - текстильно-вспомогательные вещества (авиважные средства, антистатики и др.); эффективные стабилизаторы пен и эмульсий, флокулянты, модифицирующие добавки к суспензиям, пастам, различным дисперсным материалам. ВПАВ часто используют совместно с низкомолекулярными ПАВ.

Лит. смотри при ст. Поверхностно-активные вещества.

Л. А. Шиц.