・造纸化学品 ・

聚电解质配合物及其在造纸中的应用

陈子成 ,刘温霞 ,张克庆

(

山东轻工业学院 制浆造纸工程省级重点学科

,

山东济南

250100)

[

摘 　要

]

　聚电解质配合物无论在理论研究还是产业化应用方面都有其重要的意义

,

并日益成为国际胶体

与界面化学的研究热点 。综述了有关聚电解质配合物的性质和影响聚电解质配合物性质的各种因素

,

并简要介

绍了聚电解质配合物在造纸工业中的应用 。

[

关键词

]

　聚电解质

;

配合物

;

造纸

　　聚电解质配合物是由阳离子聚电解质和阴离子聚

电解质在水溶液中依靠静电引力 、

范德华力以及分子

间氢键形成的一种纳米粒子

[ 1 ]

。由于配合物具有一定

的电荷密度而且粒径很小

,

使其很容易吸附到各种物

质的表面

,

并对该物质的表面电性进行改性 。聚合电

解质的这种性质

,

是其在理论研究和工业生产中得到

重视的直接原因

,

借此

,

它可以在很多领域中得到应

用

,

如生物技术 、

医药 、

环保 、

造纸等等

[ 2 ]

。本文将简要

介绍聚电解质配合物的组成 、

性质及影响配合物形成

的因素

,

并简要叙述它在造纸中的可能应用 。

1

　聚电解质配合物

聚电解质配合物按达到等电点时组成它的阴阳离

子聚电解质的电荷之比可大体分为计量等比及计量不

等比配合物两大类 。计量等比配合物是指组成聚电解

质配合物的阴阳离子聚电解质的正负电荷的比例

n

-

/

n

+

为

1

∶

1

时

,

形成的配合物粒子的

Zet a

电位为零

,

而

计量不等比配合物是指配合物

Zet a

电位为零时

,

阴阳

离子聚电解质电荷的比例

n

-

/ n

+

相对于

1

∶

1

有较多

的偏移 。组成配合物的聚电解质带电基团的性质 、

电

荷密度和分布及电解质自身的分子量等决定了形成配

合物的类型 。

1 . 1

　聚电解质性质

聚电解质的性质首先取决于其功能基的电离程

度 。如季铵型的阳离子聚电解质为“强”

聚电解质

,

而

伯胺和仲胺型聚电解质 的电 性在 中

/

碱性 条件 下较

“弱”

;

含磺酸盐和硫酸盐基团的阴离子聚电解质属

“强”

电解质

,

而含羧基的聚阴离子电解质就属“弱”

电

解质 。此外

,

阳离子聚电解质的性质还取决于以下因

素

:

铵离子周围的烃基类型和链长

;

联接铵离子到聚合

物主链上的联接基团长度

;

功能基的电荷密度 。而含

磺酸基的聚合阴离子电解质的性质也主要取决于功能

基团的电荷密度 。对于阴 、

阳离子聚电解质来说

,

电荷

密度都是一个重要的参数

,

聚电解质的电荷密度与其

收稿日期

:2005 - 11 - 03

作者简介

:

陈子成

(1975 - ) ,

男

,

山东轻工业学院在读硕士研究生

,

研究方向

:

造纸湿部化学与造纸化学品 。

分子链上的带电基团的间距直接相关

,

间距越小

,

其电

荷密度就越大 。

一般来说

,

电荷密度较低的 、

带有较弱电性基团的

且具有分支结构的电解质较易形成计量不等比的聚合

电解质配合物

[ 3 ]

。

当用“强”

阳离子聚电解质滴定“强”

阴离子聚电解

质时

,

通常形成

1

∶

1

的计量等比配合物

,

而与电荷密

度无关 。仅在聚电解质的疏水性增加

,

如主链上功能

基之间的间隔较长 、

超过

5

个亚甲基单元时

,

或季铵基

离子周围的烷基链长度增加

,

才会使等电点时

n

-

/ n

+

偏离

1

∶

1 ,

这时

,

配合物在水中的溶解性也相应变差 。

增加联接铵离子的侧链长度

,

电解质的溶解性下

降

,

由于非静电力的作用

,

也导致形成计量不等比的配

合物 。而“弱”

聚电解质与“强”

聚电解质或“弱”

聚电解

质均更易形成电荷偏离

1

∶

1

的计量不等比配合物 。

如聚丙烯酸即使在

p H

值

7

下也常与各种阳离子聚电

解质形成计量不等比配合物 。这也是为什么标准电荷

滴定剂均为“强”

亲水性聚电解质 。

此外

,

聚电解质分子链的“刚度”

和分子量对形成

配合物的类型也有相当大的影响

,

而且也并不总是

“弱”

聚 电 解 质 之 间 形 成 计 量 不 等 比 的 配 合 物 。如

Heide

2

Marie Buch hammer

等

[ 4 ]

用重均分子量分别为

78000

的聚二烯丙基二甲基氯化铵

( PDADMA C)

和

4000

的聚乙烯亚胺

( P EI)

分别与重均分子量为

24000

的马来酸

2α2甲基苯乙烯共聚物

( PM S

2α2

MeSt y)

形成

聚电 解 质 配 合 物 时

,

发 现

PDADMA C

与

PM S

2α2

MeSt y

的配合物在

n

-

/ n

+

为

0 . 75

时

,

其

Zet a

电位就

已经为零

,

而

P EI

与

PM S

2α2

MeSt y

的配合物在

n

-

/

n

+

为

1

时

,

其

Zeta

电位才为零 。

配合物的微观尺寸以及结构密度同样与聚电解质

的性质有关 。电荷密度较低的“弱”

电解质之间易形成

结构松散 、

粒度较大的配合物 。如上述研究中在带有

高电荷密度的

PDADMA C

的体系中

,

生成的配合物

具有较窄的粒度分布

,

大约在

380 nm

左右 。在使用的

P EI

的体系中

,

由于

P EI

具有小的链长和较弱的电荷

密度

,

则形成线团状的不定型的配合物

,

且结构疏松 。

1 . 2

　聚电解质加入顺序

—

9

3

—

聚电解质配合物及其在造纸中的应用

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