پلی الکترولیت آنیونی مبتنی بر آکریل آمید و کاربرد آن

پلیمرهای محلول در آب کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارندکه از جمله مهم ترین آن ها می توان به پلیمرها مبتنی بر آکریلامید اشاره کرد. به این پلیمرکه بار منفی را در امتداد زنجیره پلیمر تحمل می کند، پلی الکترولیت آنیونی گفته می شود. این پلیمرهای با بار منفی به طور گسترده ای به عنوان منعقدکننده، عامل کنترل رئولوژی و چسب استفاده می شوند. این نوع پلی الکترولیت بخصوص در عملیات میادین نفتی بعنوان عامل کنترل ویسکوزیته برای ازدیاد برداشت نفت و در مباحث مهندسی جریان برای روغن کاری ، بازپس گیری پساب و باز کردن کانال های عبور نفت بکار می رود. پلیمرهای مبتنی بر آکریلامید با پلیمریزاسیون رادیکال آزاد آکریل آمید و با استفاده از تکنیک های محلول، سوسپانسیون، امولسیون و کوپلیمریزاسیون ساخته می شود. مواد جامد در پراکندگی های آبی بهره مند می شوند. پلیمرهای مبتنی بر آکریل آمید توسط پلیمریزاسیون رادیکال آزاد آکریل آمید و مشتقات آن از طریق تکنیک های پلیمرشدن جرمی ، محلولی ، رسوبی ، تعلیقی ، امولسیون و کوپلیمر سازی ساخته می شوند. در میان این ها ، پلیمریزاسیون محلول به دلیل مشکلات کنترل دما و کنترل آشفتگی در پلیمریزاسیون جرمی و هزینه سورفاکتانت ها و حلال ها برای روش های تعلیقی، امولسیون و پلیمریزاسیون رسوبی، ترجیح داده می شود.
پلیمرهای آنیونی ممکن است به روش های مختلفی با ذرات موجود در پراکندگی آبی برهمکنش داشته باشند که منجر به ثبات یا عدم ثبات پراکندگی ها می شود. ذرات موجود در فاز مایع-جامد می توانند از طریق سه مکانیسم باعث وقوع لختگی و ایجاد بی ثباتی شوند. این مکانیسم ها عبارتند از: پلیمر ، خنثی سازی بار و جذب پلیمر. ذرات موجود در فاز مایع -توسط پلیمرهای آنیونی از طریق نیروهای الکترواستاتیک و دافعه فضایی تثبیت می شوند.
پلی الکترولیت ها، پلیمرهای محلول در آب هستند که منشا طبیعی یا سنتزی دارند. با توجه به بار الکتریکی، می توان پلی الکترولیت ها را به سه نوع آنیونی، کاتیونی و آمفوتریک طبقه بندی کرد. پلی الکترولیت های آنیونی، کاتیونی و آمفوتریک ماکرومولکول هایی هستند که به ترتیب دارای بار منفی (آنیونی) ، بار مثبت (کاتیونی) و هر دو بار مثبت و منفی (آمفوتریک) هستند ، چه در گروه های زنجیره جانبی و چه در زنجیر اصلی پلیمر. اصطلاح پلی الكترولیت برای مشخص كردن پلیمرهایی كه شامل بیش از ۱۵٪ گروه های یونی می باشند، به كار می رود و به آن پلیمرهایی كه دارای محتوای گروه یونی كمتری هستند، یونومر گفته می شود.
جدا از ساختار مولکولی پلیمر، وزن مولکولی و چگالی بار دو ویژگی خاص پلی الکترولیت ها هستند. بسته به میزان بار الکتریکی، توزیع بار، و وزن مولکولی کم، متوسط یا زیاد، پلی الکترولیت ها در طیف وسیعی از صنایع کاربرد های مختلفی دارند. استفاده گسترده از پلی الکترولیت از خواص ویژه آن در محلول ناشی می شود، ویژگی هایی مانند تغییر رئولوژی (جریان) یک محیط آبی در جهت افزایش ویسکوزیته فاز آبی یا قابلیت جذب بر ذرات یا سطوح به منظور جداسازی، شفاف سازی، شناور یا پراکندگی فازهای جامد-مایع.

انواع پلی الکترولیت با توجه به ویژگی های آن

پلی الکترولیت آنیونی می تواند انواع مختلفی داشته باشد. در بین پلیمرهای مختلف آنیونی ، پلیمرهای آکریل آمید، با توجه به کاربرد گسترده ای که دارند، رایج ترین نوع هستند. آنها در زمینه های مختلف مهندسی و فناوری به عنوان منعقدکننده استفاده می شوند، همچنین کاربرد های دیگری که از جمله می توان به عنوان عامل افزایش بازیابی نفت، مواد افزودنی سیال حفاری، تثبیت کننده های شیل، عامل تغلیظ کننده و اتصال دهنده، عامل پراکندگی، عامل فرآوری مواد معدنی، مواد کاغذ سازی، و عامل تثبیت خاک اشاره کرد. این پلیمرها را می توان با دو ویژگی خاص ، وزن مولکولی (MW) و چگالی بار (CD) توصیف می شوند. طول زنجیره ماکرومولکول آنیونی را می توان از مقادیر کم وزن مولکولی تا حدود ده ها میلیون گرم بر مول کنترل کرد. همچنین میزان بار منفی در طول ماکرومولکول های آنیونی از صفر تا حدود ۱۰۰٪ قابل تغییر است. بسیاری از محصولات کلوئیدی هستند، سیستم های دو فازی که در آنها، یک فاز دارای ابعادی در محدوده اندازه ۱ نانومتر تا ۱۰ میکرومتر در فاز ماتریس است یا کلوئیدی از ذرات بزرگتر است. کلوئیدها در بسیاری از فرایندها استفاده می شوند که به عواملی مثل چگالی بار آن و وزن مولکولی، و جذب آن بر روی سطح بستگی دارد. ذرات ممکن است یکی از دو اثر را داشته باشند، ایجاد ثبات و برهم زدن ثبات یا لخته سازی. در شکل زیر فرآیند آماده سازی پلی آکریل آمید آنیونی نشان داده شده:

آماده سازی پلی آکریلامید

• در فرآیند تثبیت، ارتباط و ته نشینی ذرات مهار می شود و ذرات برای مدت طولانی در حالت پراکنده باقی می مانند. کاربرد این پدیده در رنگ ها، مواد آرایشی، مواد شوینده، داروها و مواد غذایی ظاهر می شود.
• در فرآیند لخته سازی، ذرات به گونه ای در هم تنیده می شوند که به راحتی از محیط اطراف جدا می شوند و تجمیع می شوند.کاربرد این پدیده در تصفیه آب، کاغذ سازی، فرآوری مواد معدنی و بازیابی از معدن است.

پلی الکترولیت آنیونی

بار الکتریکی پلی الکترویت های آنیونی منفی است. طیف گسترده ای از بار الکتریکی امکان پذیر است، از صفر تا تراکم شارژ بالا. پلی الکترولیت های آنیونی به عنوان منعقد کننده و فلوکولنت در تصفیه آب و فاضلاب و در آبگیری لجن فاضلاب شهری و صنعتی کاربرد فراوانی دارند. این پلیمرهای آنیونی همچنین به عنوان افزودنی سیال حفاری و سیستم های نفتی، و همچنین برای جداسازی سنگ در معدن و استقرار خاک در صنایع کشاورزی استفاده می شوند. پلی الکترولیت های آنیونی به دو دسته پلیمرهای سنتزی و طبیعی طبقه بندی می شوند.

پلیمر های آنیونی سنتزی

انواع بیشماری از پلیمرهای مصنوعی وجود دارد که برخی از آن ها طبق ساختار شیمیایی که دارند در زیر ذکر شده است. از نظر کاربرد مهمترین آنها پلیمرهای مبتنی بر آکریل آمید با وزن مولکولی کم ، متوسط و بالا و چگالی بار متنوع است. پلی آکریل آمید هیدرولیز شده جزئی (HPAM) یک کوپلیمر خطی با وزن مولکولی بالا است که از واحدهای مونومری آکریلات (آنیونی) و آکریلامید (غیر یونی) تشکیل شده است که بار آنیونی متوسط آن را برای افزودنی گل حفاری مناسب ساخته است. نسبت گروه های آکریلات به آکریلامید روی زنجیره پلیمر و یا وزن مولکولی می تواند در طول تولید تغییر کند. این پلیمر همچنین به عنوان بهبود دهنده خاک رس استفاده می شود، یا به صورت مخلوط خشک در خاک رس قرار می گیرد یا به گل بنتونیتی اضافه می شود. علاوه بر این، HPAM می تواند برای انعقاد جامدات کلوئیدی در حین حفاری با آب شفاف و برای تصفیه فاضلاب استفاده شود. HPAM یک منعقدکننده با وزن کم مولکولی برای خاک رس است. کوپلیمرهای آنیونی آکریل آمید معمولاً حاوی گروه عاملی کربوکسیلات، سولفونات یا فسفونات هستند. کوپلیمرها ممکن است با کوپلیمر شدن آکریل آمید با یک مونومر دیگری از نوع وینیل که حاوی گروه عاملی کربوکسیلات ، سولفونات یا فسفونات است، ایجاد می شوند. در ادامه به بررسی ساختارهای شیمیایی مهم ترین پلیمرهای سنتزی آنیونی می پردازیم.

پلی الکترولیت آنیونی دارای گروه عاملی کربوکسیل

پلی الکترولیت های آنیونی حاوی گروه های کربوکسیل با وزن مولکولی کم یا وزن مولکولی بالا و با تراکم بارهای مختلف تا کنون مهمترین دسته پلیمر های آنیونی هستند. پلیمرهای آنیونی حاوی کربوکسیل با وزن مولکولی بالا به عنوان منعقدکننده برای تصفیه آب و فاضلاب استفاده می شود. کوپلیمر HPAM سدیم آکریلات و آکریل آمید مهمترین پلیمر آنیونی است که بر اساس آکریلامید ساخته شده و به دو روش به دست می آید.
در روش اول، از فرآیندی شامل پلیمریزاسیون همزمان و هیدرولیز آکریلامید برای تهیه HPAM استفاده می شود. تهیه پلیمر از طریق پلیمریزاسیون یک مرحله ای انجام می شود به طوریکه پلیمریزاسیون و هیدرولیز همزمان صورت می گیرد. به منظور به دست آوردن درجات مختلف هیدرولیز، از نسبت های مختلفی از آکریل آمید و عامل قلیایی هیدرولیز استفاده می شود و واکنش با اضافه کردن یک آغازگر اکسایش-کاهش که از پرسولفات پتاسیم و بیسولفیت سدیم تشکیل شده است آغاز می شود. ساختار شیمیایی پلی آکریل آمید هیدرولیز شده جزئی در شکل قبل نشان داده شد.
در روش دوم از فرآیندی استفاده می شود که شامل کوپلیمر شدن آکریل آمید و آکریلات سدیم با یک سیستم اکسایش-کاهش است که آغاز کننده آن رادیکال آزاد است. درجات مختلف هیدرولیز كوپولی آكریلامید-(آكریلات سدیم) با تغییر محتوای آكریلات مخلوط مونومر حاصل می شود. آمیدهای قطبی و گروه های کربوکسیلیک یونی باعث حلالیت کوپلیمر در آب می شوند. فرآیند کوپلیمرزاسیون پلی آکریل آمید در شکل بعد نشان شده است.

پلی الکترولیت آنیونی حاوی گوگرد

انواع بیشماری از پلی الکترولیت های حاوی گوگرد وجود دارد ، اما انواع مبتنی بر آکریل آمید حاوی اتم های گوگرد رایج ترین آنها است. این نوع پلیمرها می توانند از طریق پلیمریزاسیون و نیز کوپلیمریزاسیون مونومرهای حاوی اسید سولفونیک ساخته شوند. فرآیند کوپلیمریزاسیون پلیمرهای سولفوناته شده در شکل زیر نشان داده شده است.

کوپلیمریزاسیون پلیمرهای سولفوناته شده

سولفومتیله کردن پلی آکریل آمید روش دیگری برای ایجاد گروه عاملی سولفونات است. این فرآیند در شکل زیر نشان داده شده است.

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

پلی الکترولیت های آنیونی حاوی فسفر از جمله تحولات اخیر در زمینه تصفیه آب به شمار می روند. به نظر می رسد که این پلیمرها در زمینه های کنترل رسوب از طریق کیلیت سازی کاربرد دارند. ساختار شیمیایی یک پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر در شکل بعد نشان داده شده است.

ساختار شیمیایی یک پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

پلیمرهای طبیعی

لیگنین سولفونات یک پلیمر طبیعی اصلاح شده است که توسط لیگنین سولفوناته ساخته شده و به عنوان عامل پراکندگی در ملات بتنی استفاده می شود. پلی ساکاریدهای سولفاته یا مشتقات آنها نیز پلیمرهای زیستی طبیعی هستند.که از جمله آن ها می توان به هپارین، دکستران سولفات، منان سولفات و کندرویتین سولفات، که در پزشکی استفاده می شوند، اشاره کرد. ساختار شیمیایی لیگنین سولفونات در شکل بعد نشان داده شده است.

ساختار شیمیایی لیگنین سولفونات

روش تولید پلی آکریل آمید

تولید پلیمرهای آکریلامید از دهه ۱۹۵۰ شروع شد و در طی سی سال گذشته تولید آنها در حال توسعه است. به منظور پاسخگویی به تقاضای جهانی ، توسعه روش های جدید تولید ضروری بوده است. روش اصلی تولید پلیمرهای آکریلامید پلیمریزاسیون رادیکال آزاد با تکنیک های مختلفی از جمله محلول، جرمی، رسوب، تعلیق و امولسیون است.

پلیمریزاسیون محلول

فرآیند پلیمریزاسیون در حلال هایی که حاوی پلیمرها و مونومرها هستند، رخ می دهد. پلیمرهای مبتنی بر آکریل آمید توسط کوپلیمرزاسیون رادیکال آکریلامید با مونومرهای وینیل مانند اکریلیک اسید، متاکریلیک اسید، مالئیک اسید، فوماریک اسید و مشتقات آکریلامید یا نمک های آنها تولید می شود.
حلال آکریل آمید و پلیمرها شامل آب، فرمامید، اسید استیک، اسید فرمیک، دی متیل سولفوکسید و برخی از مخلوط های آلی آبی هستند. نوع حلال، pH، دما، سورفاکتانت، عامل انتقال دهنده زنجیره ای و عامل کمپلکس سینتیک پلیمریزاسیون آکریلامید و ویژگی پلیمر تشکیل شده را کنترل می کند. پلیمریزاسیون آکریلامید معمولاً در محلول های آبی انجام می شود چراکه در آن تشکیل پلیمر با وزن مولکولی بالا با سرعت بالا امکان پذیر است. پلیمریزاسیون در محلولهای آبی ۸-۱۰٪ آکریل آمید در حضور یک آغازگر در مجاورت نیتروژن و با pH بین ۸/۵-۹ انجام می شود. پلیمریزاسیون در دمای اتاق شروع می شود و درجه حرارت به ۹۰ درجه سانتیگراد افزایش می یابد. ژل پلیمری تهیه شده با قرار دادن چندین بار در حلال های آلی خالص می شود و سپس خشک می شود. پلیمریزاسیون آکریلامید در محلول های آبی در مجاورت قلیاهایی نظیر هیدروکسید سدیم و پتاسیم منجر به تولید HPAM می شود.

پلیمریزاسیون جرمی

این فرآیند پلیمریزاسیون بدون حلال یا رقیق کننده انجام می شود. در این روش می توان پلیمرهای با وزن مولکولی بالا تولید کرد. ترکیبات حاصل از این فرآیند بسیار خالص هستند، زیرا فقط مونومرها و در صورت لزوم آغازگرها و کاتالیزورها اضافه می شوند. پلیمریزاسیون جرمی به دلایل اقتصادی و زیست محیطی نیز از مزیت بالایی برخوردار هستند، زیرا در این فرآیند به بازیافت و تصفیه حلال و همچنین دفع زباله های مایع نیازی نیست. اما از طرف دیگر، مشکلات قابل توجهی در اجرای فرایند وجود دارد که از جمله آن ها می توان به از بین بردن حرارت پلیمریزاسیون و کنترل ویسکوزیته مخلوط واکنش اشاره کرد. علاوه بر این ، پلیمریزاسیون در یک محیط بسیار ویسکوز، واکنش های جانبی مانند انتقال زنجیره را به همراه دارد. پلیمریزاسیون جرمی می تواند جز واکنش های همگن و یا ناهمگن باشد. در پلیمریزاسیون جرمی همگن، پلیمر در مونومر حل می شود، اما در پلیمریزاسیون جرمی ناهمگن، پلیمر تشکیل شده در مونومر خود نامحلول است.

پلیمریزاسیون رسوبی

در این نوع پلیمریزاسیون، پلیمر در هنگام تهیه رسوب می کند. پلیمریزاسیون در حلال های آلی، یعنی استون، استونیتریل، دیوکسان، اتانول، تربوتانول و THF یا در بستر آلی-آبی که به عنوان حلال برای مونومرها و غیر حلال برای پلیمرها می باشد، انجام می شوند. در آغاز پلیمریزاسیون، مخلوط واکنش همگن است، در حالی که در طی فرآیند، پلیمر رسوب می کند و واکنش در شرایط ناهمگن ادامه می یابد. پرسولفات، پربورات، بنزوئیل پراکسید، AIBN، و سیستم های اکسایش-کاهش به عنوان آغازگر این واکنش به کار می روند. از آنجا که در پلیمریزاسیون رسوبی ، مخلوط واکنش ویسکوز نمی شود ، پلیمریزاسیون در محلول های آکریلامید ۱۰ تا ۳۰٪ انجام می شود. پلیمر رسوب شده، که با بازده بالا به دست می آید و وزن مولکولی نسبتاً بالایی دارد، فیلتر شده و خشک می شود.

پلیمریزاسیون تعلیقی

سیستم تعلیق (سوسپانسیون) از طریق پراکندگی محلول مونومر آبی در یک حلال آلی با استفاده از یک همزن مکانیکی و در حضور تثبیت کننده بدست می آید. قطر قطرات در محلول مونومر آبی در محدوده ۱/۰ تا ۵ میلی متر متغیر است. هیدروکربن های آلیفاتیک یا آروماتیک یا مخلوط آن ها حاوی شش تا ۱۰ اتم کربن می توانند به عنوان حلال های آلی به منظور تهیه محیط این واکنش مورد استفاده قرار گیرند. در این روش اشعه ماوراء بنفش و گاما می توانند پلیمریزاسیون را آغاز کنند. تعادل هیدروفیل-لیپوفیل تثبیت کننده ، توزیع آن بین فازهای آبی و آلی و دما ممکن است در سیستم تعلیق تأثیر بگذارد. بازده پلیمریزاسیون و وزن مولکولی پلیمر نهایی بستگی به ماهیت تثبیت کننده و غلظت آن دارد. پلیمریزاسیون تعلیقی به طور معمول در محلولهای آبی آکریلامید ۶۵٪ پراکنده در یک حلال آلی با حضور تثبیت کننده و آغازگر و در دمای ۶۰-۱۰۰ درجه سانتی گراد انجام می شود و پلیمر حاصل شده به صورت پودر یا گرانول می باشد.

پلیمریزاسیون امولسیون

به منظور ایجاد امولسیون معکوس، محلول آبی آکریلامید در حضور یک امولسیفایر آب در روغن به منظور ایجاد ذرات در سایز ۱-۱۰ میکرومتر، در یک حلال آلی پراکنده می شود. این فرآیند توسط یک آغازگر محلول در روغن یا آب آغاز می شود. پلیمریزاسیون در امولسیون معکوس با استفاده از محلول های مونومر غلیظ انجام می شود. محصول به صورت ذرات پلیمری است که در یک فاز مداوم آلی پراکنده می شوند. سینتیک پلیمریزاسیون آکریل آمید در امولسیون معکوس و ویژگی پلیمر نهایی به ماهیت و غلظت امولسیفایر، آغازگر، حلال مورد استفاده به عنوان بستر پراکندگی، دما و سرعت همزن بستگی دارد. با این روش، وزن مولکولی پلیمر تشکیل شده نسبت به پلیمری که با روش پلیمریزاسیون محلول به دست می آید، کمتر است. پلیمریزاسیون امولسیون با شارژ رآکتور با محلول امولسیفایر در یک حلال آلی انجام می شود و محلول مونومر آبی با غلظت ۲۰-۶۰٪ در فاز آلی با هم زدن پراکنده می شود. این واکنش در مجاورت گاز نیتروژن و در دمای ۳۰-۶۰ درجه سانتی گراد انجام می شود. سپس یک محلول آغازگر به مخلوط واکنش وارد می شود و روند طی ۳ تا ۶ ساعت انجام می شود. لاتکس تولید شده را می توان با گرم کردن تحت خلاء متراکم کرد.

مکانیسم برهمکنش پلی الکترولیت

پلیمرهای آنیونی با ذرات پراکنده در محیط های آبی به چندین روش برهمکنش دارند که باعث ثبات یا عدم ثبات پراکندگی می شود. ثبات به معنای این است که ذرات برای مدت طولانی در حالت پراکنده باقی می مانند و ته نشین نمی شوند. ذرات موجود در فاز مایع-جامد می توانند از طریق سه مکانیسم که باعث افزایش لخته شدن می شوند، بی ثبات شوند: پل پلیمری، خنثی سازی بار و جذب پلیمری. بسته به وزن مولکولی و چگالی بار فلوکولانت ها، استفاده از یک ، دو یا سه مکانیسم به طور هم زمان باعث از بین بردن پراکندگی و ته نشین شدن ذرات می شود. مکانیسم جذب پلیمری مسئول تثبیت پراکندگی و توزیع یکنواخت ذرات جامد در فاز مایع از طریق هر دو اثر دافع الکترواستاتیک و فضایی است.

تشکیل پل پلیمری

پل زدن پلیمرها یکی از مکانیسم های برهم زدن ثبات است که طی آن ، اتصال ماکرومولکول ها به ذرات مختلف باعث ته نشین شدن ذرات می شود. دو نوع پل مختلف وجود دارد که شامل بار منفی یا مثبت پلیمرها و ذرات کلوئیدی است و به صورت پل پلی اتیلنی است که بین مواد با بارهایی که علائم یکسان یا متضاد دارند به وجود می آید. پل زدن ذرات کلوئیدی با بار منفی توسط پلی الکترولیت های آنیونی و کاتیونی با وزن مولکولی بالا به ترتیب دو نوع برهم کنش مشابه و متضاد است. پلیمرهای زنجیره ای خطی با وزن مولكولی بالا ، مؤثرترین پلیمرها برای پل زدن هستند و چگالی بار تأثیر زیادی در مکانیسم پل زدن دارد. با توجه به نیروهای دافعه، در مورد پلی الکترولیت های آنیونی با چگالی بار زیاد ، جذب ذرات با علامت بار یکسان مشکل خواهد بود. با این حال ، برخی درجات بار مناسب هستند ، زیرا دافعه بین بخش های باردار منجر به گسترش زنجیرها می شود که به نوبه خود باید باعث افزایش اثر پل می شود. بنابراین ، یک چگالی بار بهینه برای لخته شدن ذرات با بار منفی و پلیمرهای آنیونی وجود دارد. از پلی الکترولیت های آنیونی اغلب برای جذب و لخته سازی ذرات منفی استفاده می شود. اگرچه ، برخی از نیروهای دافعه بین بخش های آنیونی زنجیره های پلیمری و سطوح بار منفی ذرات وجود دارد. به منظور جذب موثر و جلوگیری از دافعه الکتریکی ، غلظت مشخصی از یون های فلزی دو ظرفیتی که به عنوان الکترولیت مورد استفاده قرار می گیرند، لازم است. یون های فلزی دو ظرفیتی مانند کبالت، باریوم و منیزیوم می توانند دافه را کاهش داده و جذب را تقویت کنند. این یون های مثبت دارای اثر غربالگری در محلول هستند و باعث نزدیکی بین زنجیره های پلیمری می شوند.

خنثی سازی بار الکتریکی

بیشتر ذرات موجود در طبیعت دارای بار منفی هستند و پلی الکترولیت های کاتیونی به شدت با استفاده از مکانیسم خنثی سازی بار، ذرات با بار مخالف را جذب می کنند. از طرف دیگر، پلی الکترولیت های آنیونی به واسطه همان مکانیسم بر روی ذرات دارای بار مثبت جذب می شوند. بنابراین ، پلی الکترولیت کاتیونی حاوی بارهای مثبت در زنجیره پلیمری، موثرترین منعقدکننده از نظر کاربردی است. برهمکنش پلیمرهای باردار با ذرات با بار مخالف منجر به خنثی سازی بار آن ها و بر هم زدن ثبات سیستم می شود. در این حالت ، چگالی بار پلیمر نقش مهمتری نسبت به وزن مولکولی آن ایفا می کند. بنابراین، پلیمرهای با وزن کم مولکولی با چگالی بار زیاد ، ذرات با بار متضاد را در فازمایع-جامد به طور موثری جذب می کنند. از آنجا که در بسیاری موارد ، مکانیسم خنثی سازی بار الکتریکی و مکانیسم پل زدن هم زمان عمل می کنند، می توان نتیجه گرفت که هم چگالی بار و هم وزن مولکولی در فرآیند جذب تاثیر دارند. بنابراین، توجه به ترکیبی از اثرات بار و وزن مولکولی به منظور دستیابی به اثرات منعقد کننده و لخته کننده لازم است.

جذب پلیمری

پلیمرها از طریق مکانیسم های مختلفی با ذرات پراکنده برهمکنش دارند. مکانیسم های جذب پلیمر بسته به ماهیت نیروهای درگیر، را می توان به دو دسته جذب فیزیکی و شیمیایی طبقه بندی کرد. جذب فیزیکی معمولاً یک برهمکنش ضعیف است و تغییرات انرژی کمی را در پی دارد. جذب شیمیایی از طریق پیوند کووالانسی بین جاذب و گونه های سطح رخ می دهد و برهمکنشی قوی محسوب می شود. بنابراین در ادامه ، مکانیسم های جذب پلیمر با قدرت های متفاوت مانند پیوند هیدروژنی ، برهمکنش آبگریز ، پیوند یونی ، برهمکنش الکترواستاتیک و نیروهای واندروالس به طور خلاصه و به طور جداگانه توضیح داده شده است.

پیوند هیدروژنی

گروه آمید در پلیمرهای آنیونی مبتنی بر پلی آکریل آمید یک گروه قطبی است و توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی با گروه های اکسیژن ، نیتروژن و فلوئور را دارد و از این طریق جذب ذرات می شود. گروه های آمید قطبی قادر به اتصال با گروه های هیدروکسیل اکسیدهای معدنی مانند سیلیس و آلومینا هستند.

برهمکنش آبگریز

پلی الکترلیت آنیونی مبتنی بر آکریل آمید شامل دو بخش قطبی و غیر قطبی است که به عنوان بخش های آبگریز و آبدوست شناخته می شوند. بخش آبگریز پلیمر مسئول جذب ذرات غیر قطبی است. ذرات غیر قطبی در پراکندگی های مایع-جامد می توانند توسط بخش آبگریز یک پلیمر آنیونی جذب شوند.

پیوند یونی

پلی الکترولیت ها قادر به جذب سطحی با علامت بار یکسان هستند.در واقع، در حضور برخی از یونهای دو یا سه ظرفیتی ، پلیمرهای آنیونی حاوی بارهای منفی می توانند روی سطوح دارای بار منفی جذب شوند. به عنوان مثال ، یون های کلسیم ، منیزیم و آلومینیوم می توانند باعث جذب پلی آکریل آمید هیدرولیز شده بر روی ذرات با بار منفی شوند. این برهمکنش نتیجه ایجاد پل بین گروه های کربوکسیلات روی زنجیره های پلی آکریل آمید و سایت های آنیونی سطح توسط یون های مثبت دو یا سه ظرفیتی است. برهمکنش اتصال یونی تأثیر عمیقی در فرآیند لخته سازی که در صنایع مختلف به کار می رود، دارد.

برهمکنش الکترواستاتیک

پلی الكتروليت ها بر روی ذرات یا سطوح دارای بار متضاد جذب می شوند. یعنی ، پلیمرهای آنیونی با بار منفی بر روی ذرات یا سطوح مثبت جذب می شوند. بنابراین ، انرژی جذب الکترواستاتیک نقش مهمی در شکل گیری توده های پلیمری ایفا می کند. اگرچه، در این حالت، ظرفیت جذب پلی الکترولیت به نوع و غلظت الکترولیت بستگی دارد. هنگامی که برهمکنش الکترواستاتیک تنها جاذبه محسوس باشد ، آنگاه اثر نمکی می تواند مهم باشد. به دلیل اثر غربالگری نمک بین بخش های یونی زنجیره پلیمر و یون های محلول ، جذب پلی الکترولیت با افزایش غلظت نمک کاهش می یابد. اما هنگامی که برهم کنش های دیگری نیز مانند پیوند هیدروژن یا جذب آبگریز وجود داشته باشد، جذب پلی الکترولیت با غلظت نمک کمتر تحت تأثیر قرار می گیرد.

نیروهای واندروالس

نیرو های واندروالس نیروهای فیزیکی هستند ، که عمدتاً بین همه مواد جاذبه ایجاد می کنند ، اما ممکن است تحت برخی شرایط دافعه ایجاد کنند. جذب واندروالس به طور کلی تابعی از ترکیب مواد و قطبیت پذیری مولکولی است. نیرو های واندروالس عمدتاً ناشی از نیروهای پراکندگی لندن، برهمکنش موقت دو قطبی-دوقطبی یا دو قطبی-دوقطبی القایی بین مولکول ها هستند.

فروش انواع پلی الکترولیت

جهت کسب مشاوره در زمینه استفاده از پلی الکترولیت در صنایع مختلف و همچنین اطلاع از قیمت فروش انواع پلی الکترولیت با دکتر کمیکال در تماس باشید:

۰۲۱-۸۸۲۲۵۷۴۵