加入溶液中使高分子聚合物在溶劑發生體積膨脹現象的藥品即為溶脹劑。
基本介紹
- 中文名：溶脹劑
- 英文名：Swelling agent
- 套用：溶脹高分子化合物
- 領域：高分子化學
簡介,相關套用,
簡介
溶脹是高分子聚合物在溶劑中體積發生膨脹的現象。溶脹劑加入溶液使溶液中的高分子聚合物發生溶脹作用。
以纖維素為例：纖維素可以通過各種有機和無機的試劑使其溶脹，隨溶劑可及區域的不同，有晶間脹與晶內溶脹之別。晶間溶脹僅達非晶區，常見的如水溶脹，此外，還有人研究了三十多種溶脹劑，晶內溶脹可達晶區，可引起纖維素的晶態變化，最常見的這類溶脹劑為鹼金屬氫氧化物、胺類和氨。
纖維素溶脹可以破壞纖維素的氫鍵，增醋、醚化反應，如果天然纖維如棉和麻經溶脹處理，可以改變其聚集態結構、形態結構及改善其性能。至今，套用氫氧化鈉、胺類及液氨和各種有機物溶脹纖維仍不斷吸引人們的注意，以溶劑和氫氧化鈉雙重處理芋麻纖維已收到改性的良好效果，如提高伸長，降低脆性，增加染色性。
相關套用
溶脹劑對黏膠纖維催化脫水的影響
黏膠基碳纖維由於其密度低、純度高、耐燒蝕等優點，在軍事航天領域有其獨特的套用優勢。在製備黏膠基碳纖維的過程中，催化處理是一個不可缺少的步驟。催化劑的加入可以顯著提高碳纖維的碳收率、降低熱處理溫度、縮短熱處理時間，但是由於纖維素固有的化學結構，導致黏膠纖維的結構很緻密，催化劑很難進入到纖維結構的內部。
因此，在催化處理之前可以先對纖維進行溶脹處理，使纖維結構變得疏鬆，這樣催化劑分子就更易進入到纖維的內部結構，起到更好的催化效果。對於纖維素的溶脹，工業上常用的溶脹劑為10%~20%的NaOH水溶液，但是對於黏膠基碳纖維，高溫環境下，Na+會發生電離，使其周圍的電子和離子濃度增加，使碳纖維的氧化穩定性急劇降低，很難在高溫下長時間使用。此外，電子和離子濃度的增加還會干擾微波通訊。因此在製備黏膠基碳纖維的過程中，不能用NaOH水溶液溶脹纖維素。胺類較NaOH水溶液對纖維素的溶脹作用要差一些，但是胺類中不含有鹼金屬離子，且高溫下可以揮發去除，不會殘留在碳纖維中，很適合套用於黏膠基碳纖維的製備。
溶脹劑U預處理對真絲織物性能及絲纖維結構的影響
對真絲織物進行接枝增重後可以顯著提高織物的光澤、手感、懸垂性和染色性等，並且適當提高接枝增重率可使織物的抗皺性能更好。但是，真絲織物採用常規工藝接枝增重後白度、強力、吸濕性等物理性能也會受到一定程度損傷。
為了提高真絲織物的接枝增重率並改善織物的物理性能，可以採用溶脹劑對真絲織物進行預處理。用溶脹劑預處理接枝增重改性前的真絲織物，是利用其溶脹性使真絲纖維分離和膨化。溶脹劑U是乙二胺四乙酸二鈉/尿素/水的混合物，其溶脹體系中含有的水化能力強的鹼金屬鈉結合水分子進入纖維內部，可起到較強的溶脹作用。然而,如果溶脹劑較多地進入纖維非結晶區，對纖維的物理性能，如強力、抗彎剛性等會產生一定的影響。蠶絲纖維的非晶區的溶脹程度大，可獲得較多的接枝高聚物，使微晶遭到更嚴重的破壞。
有研究者採用不同濃度溶脹劑U對真絲織物進行預處理後，分析對絲纖維直徑和織物的白度、強力、折皺回復角等性能指標的影響，篩選溶脹劑U的最佳使用濃度；以甲基丙烯醯胺（MAA）為單體，過硫酸鉀（KPS）為引發劑對用溶脹劑U預處理後的真絲織物接枝增重，分析常規工藝接枝增重和預處理後接枝增重的織物性能與絲纖維結構的變化。
本研究結果顯示，利用溶脹劑U對真絲織物進行預處理，可以提高織物的接枝增重率和有效改善織物的強力和抗皺性能。
使用溶脹劑對製備單分散高交聯聚苯乙烯微球的影響
單分散大粒徑交聯聚合物微球具有比表面積大、吸附性強、凝集作用大、對酸鹼具有良好的穩定性及易進行功能基轉化等特點，在標準計量、情報信息、醫學免疫、生物化學以及色譜柱填料中有著廣泛的套用前景；其合成和套用已經成為人們研究的熱門課題之一。製備具有大粒徑和良好單分散性的聚合物微球的反應條件苛刻且製備工藝複雜。分散聚合可以製備微米級交聯聚合物微球，一般分散聚合法難以得到穩定的高交聯度聚合物微球。有學者採用改進的二步溶脹法，製備了交聯度為23%的聚合物微球，體系中不引入丙酮，縮短了溶脹時間且能保持聚合物微球具有良好的單分散性。
以DBP為溶脹劑，考察了溶脹劑質量分數對聚合物微球粒徑和單分散性的影響，隨著溶脹劑質量分數的增加，聚合物微球的平均粒徑增大，分散係數增大，分布變寬。體系中溶脹劑含量的增加有利於其向種球內部擴散，使種球可以吸收較多的單體，所得聚合物微球平均粒徑也相應增大。當溶脹劑質量分數大於32%時，超出了種球的吸附限度，體系中容易形成大量的DBP小液滴，在溶脹聚合過程中與種球競爭吸收單體，導致產物平均粒徑不均勻。
