ПРОДУКТЫ

КАТИОННЫЙ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТ (CATIONIC POLYELECTROLYTE)

Термины «Катионный полиэлектролит», «полимерный электролит» и «полимерный электролит» не следует путать с термином «твердый полимерный электролит».
Катионные полиэлектролиты могут быть синтетическими или натуральными. Нуклеиновые кислоты, белки, тейхоевые кислоты, некоторые полипептиды и некоторые полисахариды являются примерами природных катионных полиэлектролитов.

CAS No. : 42751-79-1

Synonyms:
Calcium dichloride; Katyonik polielektolit; Katyonik polielektrolit; Katyonik poli elektrolit; Cationic Poly-electrolyte; katiyonik polielektrolit; kationik polyelektrolit; cationic polielectrolite; Cationic Poly electrolyte; Cationic Polyelectrolyte Polyamine; Dimethylamine, polymer with epichlorohydrin and ethylenediamine; 2-(chloromethyl)oxirane; dimethylamine; ethane-1,2-diamine; Anionic & Cationic Polyelectrolyte; Anionic Polyelectrolyte; Cationic-Polyelectrolyte; acrylamide; furan-2,5-dione;2-methylprop-1-ene; Polyelectrolyte 60; Maleic anhydride, isobutylene copolymer; maleic anhydride isobutene; Isobutylene maleic anhydride; PEL; Cationic PEL; CATIONIC PEL; CATIONIC POLYELECTROLYTE; Calcium dichloride; Calcium chloride anhydrous; CaCl2; Calciumchloride; Calcium(II) chloride; Cationic Polyelectrolyte; Calcium chloride pellets; Isocal; Calcium dichloride; Katyonik polielektolit; CP; calcium chloride,anhydrous; CHEBI:3312; Caloride; Liquical; Jarcal; Unichem calchlor; Sure-step; Huppert's reagent; Calcium chloride, ACS reagent, desiccant; Homberg's phosphorus; Calcium chloride, 96%, for analysis, granules; Calcium chloride, 96%, for biochemistry, anhydrous

Катионный полиэлектролит

Катионные полиэлектролиты - это полимеры, повторяющиеся звенья которых несут группу электролита. Поликатионы и полианионы - это катионные полиэлектролиты. Эти группы диссоциируют в водных растворах (воде), в результате чего полимеры заряжаются. Таким образом, свойства катионных полиэлектролитов аналогичны свойствам как электролитов (солей), так и полимеров (высокомолекулярных соединений), и их иногда называют полисолями. Как и соли, их растворы электропроводны. Как и полимеры, их растворы часто вязкие. Заряженные молекулярные цепи, обычно присутствующие в системах мягкой материи, играют фундаментальную роль в определении структуры, стабильности и взаимодействий различных молекулярных ансамблей. Теоретические подходы к описанию их статистических свойств сильно отличаются от подходов их электрически нейтральных аналогов, в то время как технологические и промышленные области используют их уникальные свойства. Многие биологические молекулы представляют собой катионные полиэлектролиты. Например, полипептиды, гликозаминогликаны и ДНК являются катионными полиэлектролитами. Как природные, так и синтетические катионные полиэлектролиты используются в различных отраслях промышленности.

Определение катионного полиэлектролита IUPAC
Катионный полиэлектролит: полимер, состоящий из макромолекул, в которых значительная часть структурных единиц содержит ионные или ионизируемые группы, или и то, и другое.

Примечания:
Термины «катионный полиэлектролит», «полимерный электролит» и «полимерный электролит» не следует путать с термином «твердый полимерный электролит».
Катионные полиэлектролиты могут быть синтетическими или натуральными. Нуклеиновые кислоты, белки, тейхоевые кислоты, некоторые полипептиды и некоторые полисахариды являются примерами природных катионных полиэлектролитов.

Заряд катионного полиэлектролита
Кислоты классифицируются как слабые или сильные (и основания также могут быть как слабыми, так и сильными). Точно так же катионные полиэлектролиты можно разделить на «слабые» и «сильные» типы. «Сильный» катионный полиэлектролит - это тот, который полностью диссоциирует в растворе при наиболее разумных значениях pH. «Слабый» катионный полиэлектролит, напротив, имеет константу диссоциации (pKa или pKb) в диапазоне от ~ 2 до ~ 10, что означает, что он будет частично диссоциировать при промежуточном pH. Таким образом, слабые катионные полиэлектролиты не полностью заряжены в растворе, и, более того, их фракционный заряд может быть изменен путем изменения pH раствора, концентрации противоионов или ионной силы.

Эта степень заряда обычно сильно влияет на физические свойства растворов катионных полиэлектролитов. Поскольку при диссоциации катионного полиэлектролита высвобождаются противоионы, это обязательно влияет на ионную силу раствора и, следовательно, на длину Дебая. Это, в свою очередь, влияет на другие свойства, такие как электропроводность.

При смешивании растворов двух противоположно заряженных полимеров (т.е. раствора поликатиона и одного полианиона) обычно образуется объемный комплекс (осадок). Это происходит потому, что противоположно заряженные полимеры притягиваются друг к другу и связываются вместе.

Конформация катионного полиэлектролита
На конформацию любого полимера влияет ряд факторов: особенно архитектура полимера и сродство к растворителю. В случае катионных полиэлектролитов заряд также имеет значение. В то время как незаряженная линейная полимерная цепь обычно находится в случайной конформации в растворе (близко аппроксимирующей самоизбегающее трехмерное случайное блуждание), заряды на линейной цепи катионного полиэлектролита будут отталкиваться друг от друга за счет сил двойного слоя, что приводит к возникновению цепи. принять более расширенную, жестко-стержневую форму. Если раствор содержит большое количество добавленной соли, заряды будут экранированы, и, следовательно, цепь катионного полиэлектролита схлопнется до более традиционной конформации (по существу идентичной нейтральной цепи в хорошем растворителе).

Конформация полимера, конечно, влияет на многие объемные свойства (такие как вязкость, мутность и т. Д.). Хотя статистическая конформация катионных полиэлектролитов может быть определена с использованием вариантов традиционной теории полимеров, в целом, правильное моделирование цепей катионных полиэлектролитов требует значительных вычислительных затрат из-за дальнодействующего характера электростатического взаимодействия. Такие методы, как статическое рассеяние света, могут быть использованы для изучения конформации катионного полиэлектролита и конформационных изменений.

Полиамфолиты
Катионные полиэлектролиты, содержащие как катионные, так и анионные повторяющиеся группы, называются полиамфолитами. Конкуренция между кислотно-основным равновесием этих групп приводит к дополнительным осложнениям в их физическом поведении. Эти полимеры обычно растворяются только при добавлении достаточного количества соли, которая экранирует взаимодействия между противоположно заряженными сегментами. В случае амфотерных макропористых гидрогелей действие концентрированного раствора соли не приводит к растворению полиамфолитного материала за счет ковалентного сшивания макромолекул. Синтетические трехмерные макропористые гидрогели демонстрируют превосходную способность адсорбировать ионы тяжелых металлов в широком диапазоне pH из чрезвычайно разбавленных водных растворов, которые впоследствии могут быть использованы в качестве адсорбента для очистки соленой воды. Все белки являются полиамфолитами, так как некоторые аминокислоты имеют тенденцию быть кислыми, а другие - основными.

Определение ИЮПАК
Амфолитический полимер: катионный полиэлектролит, состоящий из макромолекул, содержащих как катионные, так и анионные группы или соответствующую ионизируемую группу.
Примечание:
Амфолитический полимер, в котором ионные группы противоположного знака включены в одни и те же боковые группы, называют, в зависимости от структуры боковых групп, цвиттерионным полимером, внутренней полимерной солью или полибетаином.

Применение катионного полиэлектролита
Катионные полиэлектролиты имеют множество применений, в основном связанных с изменением свойств текучести и стабильности водных растворов и гелей. Например, их можно использовать для дестабилизации коллоидной суспензии и для инициирования флокуляции (осаждения). Их также можно использовать для придания поверхностного заряда нейтральным частицам, позволяя им диспергироваться в водном растворе. Таким образом, они часто используются в качестве загустителей, эмульгаторов, кондиционеров, осветлителей и даже уменьшителей сопротивления текучести. Они используются при очистке воды и при добыче нефти. Многие мыла, шампуни и косметика содержат катионные полиэлектролиты. Кроме того, их добавляют во многие продукты и бетонные смеси (суперпластификатор). Некоторые из катионных полиэлектролитов, которые появляются на этикетках пищевых продуктов, - это пектин, каррагинан, альгинаты и карбоксиметилцеллюлоза. Все, кроме последнего, имеют естественное происхождение. Наконец, они используются в различных материалах, включая цемент.

Поскольку некоторые из них растворимы в воде, они также исследуются для биохимических и медицинских применений. В настоящее время проводится много исследований по использованию биосовместимых катионных полиэлектролитов для покрытий имплантатов, для контролируемого высвобождения лекарств и других приложений. Так, недавно был описан биосовместимый и биоразлагаемый макропористый материал, состоящий из комплекса катионных полиэлектролитов, в котором материал демонстрирует отличную пролиферацию клеток млекопитающих и мышечных мягких исполнительных механизмов.

Многослойные
Катионные полиэлектролиты использовались для образования новых типов материалов, известных как многослойные катионные полиэлектролиты (PEM). Эти тонкие пленки изготавливаются с использованием техники послойного нанесения (LbL). Во время осаждения LbL подходящий субстрат для выращивания (обычно заряженный) погружают туда и обратно между разбавленными ваннами с положительно и отрицательно заряженными растворами катионных полиэлектролитов. Во время каждого погружения небольшое количество катионного полиэлектролита адсорбируется, и поверхностный заряд меняет направление, позволяя постепенное и контролируемое наращивание электростатически сшитых пленок из слоев поликатион-полианион. Ученые продемонстрировали контроль толщины таких пленок вплоть до нанометрового масштаба. Пленки LbL также могут быть созданы путем замены заряженных частиц, таких как наночастицы или пластинки глины, вместо или в дополнение к одному из катионных полиэлектролитов. Осаждение LbL также было выполнено с использованием водородных связей вместо электростатики. Для получения дополнительной информации о создании многослойных материалов см. Адсорбция катионных полиэлектролитов.

Формирование 20 слоев многослойного катионного полиэлектролита PSS-PAH, измеренное с помощью многопараметрического поверхностного плазмонного резонанса
На фигуре видно образование LbL PEM (PSS-PAH (поли (аллиламин) гидрохлорид)) на золотой подложке. Формация измеряется с использованием многопараметрического поверхностного плазмонного резонанса для определения кинетики адсорбции, толщины слоя и оптической плотности.

Основными преимуществами покрытий из ПЭМ являются возможность нанесения соответствующего покрытия на объекты (то есть технология не ограничивается нанесением покрытия на плоские объекты), экологические преимущества использования процессов на водной основе, разумные затраты и использование конкретных химических свойств пленка для дальнейшей модификации, такой как синтез металлических или полупроводниковых наночастиц, или фазовые переходы пористости для создания просветляющих покрытий, оптических заслонок и супергидрофобных покрытий.

Мосты
Если катионные полиэлектролитные цепи добавить к системе заряженных макроионов (то есть массиву молекул ДНК), может возникнуть интересное явление, называемое катионным полиэлектролитным мостиком. Термин мостиковые взаимодействия обычно применяется к ситуации, когда одна цепь катионного полиэлектролита может адсорбироваться на двух (или более) противоположно заряженных макроионах (например, молекуле ДНК), тем самым устанавливая молекулярные мостики и через свою связность опосредовать притягивающие взаимодействия между ними.

При небольших разделениях макроионов цепочка оказывается зажатой между макроионами, и электростатические эффекты в системе полностью определяются стерическими эффектами - система эффективно разряжается. По мере увеличения разделения макроионов мы одновременно растягиваем адсорбированную на них цепь катионного полиэлектролита. Растяжение цепи вызывает вышеупомянутые взаимодействия притяжения из-за эластичности резины цепи.

Из-за его связности поведение цепи катионного полиэлектролита почти не похоже на случай ограниченных несвязанных ионов.

Поликислота
В терминологии полимеров поликислота - это катионный полиэлектролит, состоящий из макромолекул, содержащих кислотные группы в значительной части структурных единиц. Чаще всего кислотными группами являются –COOH, –SO3H или –PO3H2.

Определение и области использования катионного полиэлектролита:

Катионный полиэлектролит добавляется в иловую линию во время перекачки избыточного активного ила, взятого из отстойника, в фильтр-прессы или ленточные прессы для обезвоживания ила.

Катионный полиэлектролит широко используется в блоках обезвоживания осадка очистных сооружений.

В процессах, в которых обезвоживание осадка осуществляется декантером центрифуги, ленточным прессом или фильтр-прессом, флокулянт, который смешивается с помощью статического смесителя, дозируется в линию нагнетания ила.

Принцип работы катионного полиэлектролитного продукта обычно основан на ионном обмене между полимерной цепью в водном растворе и электрическими зарядами взвешенных твердых частиц. Стабильная структура твердых частиц ухудшается, что приводит к коагуляции или флокуляции.

Катионные полиэлектролиты разбавляются от 0,05% до 0,1%. Раствор препарата обычно готовят с концентрацией 0,5% путем добавления исходного продукта в воду при перемешивании. Поскольку характеристики обезвоживаемого осадка различаются, применяемые дозировки определяются в результате лабораторных испытаний и эксплуатационных испытаний.

Области использования катионного полиэлектролита

Полиэлектролиты, используемые для флокуляции в системах очистки сточных вод, делятся на две основные группы: анионные и катионные полиэлектроды. Хотя они являются нанионными полиэлектролитами, они мало используются. Как правило, анионные полиэлектролиты позволяют объединять частицы в сточных водах и осаждать их на установках химической очистки.

Катионные полиэлектролиты используются для флотации хлопьев, создаваемых на биологических очистных сооружениях, или для повышения эффективности обезвоживания осадка сточных вод со всех очистных сооружений. По сути, в этих принципах используются различные типы полиэлектролитов. Совершенно необходимо, чтобы испытания резервуаров, необходимые для систем сточных вод, проводили специалисты, и чтобы было выбрано наиболее подходящее использование полиэлектролита, подходящего для системы. В результате система лечения может работать эффективно и без вреда для здоровья.

В отличие от своей анионной формы, катионный полиэлектролит обычно используется в чрезмерно активном иле установок биологической очистки. Катионный полиэлектролит добавляется в иловую линию во время перекачки избыточного активного ила, взятого из отстойника, в фильтр-прессы или ленточные прессы для обезвоживания ила.

Катионный полиэлектролит - это линейное полимерное соединение, поскольку оно имеет множество активных групп, сродство, адсорбцию и множество веществ, образующих водородные связи. В основном флокуляция отрицательно заряженных коллоидов, мутность, отбеливание, адсорбция, клей и другие функции для красителей, бумаги, продуктов питания, строительства, металлургии, переработки полезных ископаемых, переработки угля, нефти и водных продуктов и ферментации органических коллоидов с более высокими уровнями очистка сточных вод, особенно городских сточных вод, осадка сточных вод, осадка бумажных фабрик и процесса обезвоживания промышленного осадка.

КЛЮЧЕВЫЕ СВОЙСТВА И ПРЕИМУЩЕСТВА Катионного полиэлектролита:
Растворим в воде, а также может полностью растворяться в холодной воде.
Добавьте небольшое количество продуктов анионного полиэлектролита, вы можете получить большой эффект флокуляции.
при использовании продуктов и флокулянта на основе неорганического анион-полиэлектролита (полимеризованный сульфат железа, хлорид полиалюминия, соли железа и т. д.) можно добиться большего эффекта.

Типичные свойства катионного полиэлектролита

Внешний вид Сыпучий белый порошок
Насыпная плотность г / л при 25 ° C 0,75-0,85
Концентрация для разведения (г / л) 2,0-3,0

Преимущества катионного полиэлектролита

Повышенная скорость оседания в осветлителе
Повышенная эффективность осветлителя
Сокращенное время удерживания
Работает независимо от тел.
Уменьшение объемов грязи
Мгновенная смена цвета
Прессованные фильтровальные корки
Уменьшение цвета сточных вод

Катионные полиэлектролиты - это полимеры, содержащие множество ионизируемых групп. Комбинация поведения полимера и электролита придает им ряд полезных свойств, как указано в таблице 1, но также создает проблемы для определения характеристик. В этой главе представлено введение в поведение катионных полиэлектролитов в растворе, обсуждаются трудности, которые это поведение порождает при определении молекулярной массы, и рассматриваются способы преодоления этих трудностей.

Катионные полиэлектролиты - это полимеры с повторяющимися ионизируемыми группами, такими как полианионы и поликатионы. Эти группы могут диссоциировать в полярных растворителях, таких как вода, оставляя заряды на полимерных цепях и высвобождая противоионы в раствор (Bhattarai et al., 2010; Schatz et al., 2004; Wu and Delair, 2015). Катионные полиэлектролитные комплексы (PEC) дают возможность сочетать физико-химические свойства по крайней мере двух катионных полиэлектролитов (Schatz et al., 2004). ПЭК образуются сильными электростатическими взаимодействиями между противоположно заряженными катионными полиэлектролитами, что приводит к интерполимерной ионной конденсации и одновременному высвобождению противоионов (Wu and Delair, 2015; Luo and Wang, 2014). Другие взаимодействия между двумя ионными группами с образованием структур ПЭК включают водородные связи, гидрофобные взаимодействия, силы Ван-дер-Ваальса или диполь-дипольный перенос заряда.

Хитозан имеет катионную природу из-за протонирования аминогрупп на основной цепи полимера и становится катионным катионным полиэлектролитом при растворении в водной уксусной кислоте (Luo and Wang, 2014). Смешивание катионного хитозана Катионный полиэлектролит с отрицательно заряженными молекулами катионного полиэлектролита образует спонтанные энтропийно-зависимые ПЭК, которые могут быть водорастворимыми или осажденными. Нестехиометрические соотношения двух катионных полиэлектролитов приводят к образованию частиц. Для образования частиц ПЭК хитозана многие исследователи использовали раствор катионного катионного полиэлектролита (хитозана) в избытке по сравнению с анионными катионными полиэлектролитами (Schatz et al., 2004). На размер PEC влияют концентрация катионного полиэлектролита, плотность заряда, соотношение смешивания и pH. Плотность заряда катионного полиэлектролита хитозана зависит от pH раствора и степени деацетилирования (DDA) хитозана. С увеличением DDA (DDA> 50%) плотность положительного заряда хитозанового полимера увеличивается и, следовательно, обнаруживается большое количество сайтов сшивания для образования PEC (Fan et al., 2012, Delair, 2011). Размер частиц ПЭК хитозана уменьшается с уменьшением ДДА хитозана и его молярной массы (Schatz, 2004). Более высокие концентрации низкомолекулярного хитозана требуются для образования РЕС с достаточной жесткостью геля. Хитозан с высоким молекулярным весом может образовывать более устойчивые ПЭК с сетками с высокой степенью поперечных связей.

Катионные полиэлектролиты (PEL) - это полимеры, которые несут заряды в своей основной цепи или в боковых цепях. Обычно различают слабые и сильные катионные полиэлектролиты. Слабые катионные полиэлектролиты - это полимеры со слабокислотными или основными группами, которые протонируются или депротонируются в зависимости от pH окружающей среды, в результате чего плотность заряда зависит от pH. Напротив, плотность заряда в сильных катионных полиэлектролитах не зависит от pH.

Щетки из катионного полиэлектролита демонстрируют интересные характеристики как с теоретической, так и с практической точек зрения, поскольку их поведение принципиально отличается от поведения щеток из незаряженного полимера. В случае щеток из прочных катионных полиэлектролитов, в которых плотность заряда не зависит от pH, в молекулярной структуре и свойствах доминируют электростатические взаимодействия. Взаимное отталкивание заряженных сегментов полимера сильно влияет на физические свойства привитых слоев. В щетках со слабым катионным полиэлектролитом, в которых плотность заряда цепей зависит от уровня их протонирования, конформация цепей зависит от pH раствора. В частности, набухание щеток из слабого катионного полиэлектролита в различных растворителях было тщательно изучено из-за его важности для чувствительных полимерных систем. Набухание зависит от природы системы растворителей, а также от ее pH, концентрации и химической природы других ионов в растворе. Кроме того, взаимодействия с выбранными противоионами можно использовать для настройки смачиваемости поверхностей с закрепленными щетками из катионного полиэлектролита.

Общие аспекты катионных полиэлектролитов и пленок PEM
Катионные полиэлектролиты - это ионизируемые полимеры, которые изменяют свою полимерную конформацию при изменении окружающей среды. Они бывают двух типов: сильные и слабые Катионные полиэлектролиты. Сильные катионные полиэлектролиты заряжаются в широком диапазоне pH. Следовательно, трудно манипулировать свойствами собранной пленки, если не принимать конкретных мер, чтобы нарушить взаимодействия полимер-полимер путем управления другими стимулами, такими как ионная сила, температура и полярность. В отличие от сильных катионных полиэлектролитов, слабые катионные полиэлектролиты заряжаются только в меньшем окне pH; следовательно, их полимерные конформации можно легко модулировать при изменении pH внешней среды. Уникальной особенностью пленок PEM, собранных из слабых катионных полиэлектролитов, является то, что они могут быть разрушены в условиях экстремального pH, поскольку вызванный pH дисбаланс заряда в пленке чрезмерно компенсирует привлекательные взаимодействия полимер-полимер.

Физико-химические свойства катионных полиэлектролитов.
Катионные полиэлектролиты - это макромолекулы, которые при растворении в полярном растворителе, таком как вода, имеют (большое) количество заряженных групп, ковалентно связанных с ними. Обычно катионные полиэлектролиты могут иметь различные типы таких групп. Однородные катионные полиэлектролиты имеют только один вид заряженной группы, т.е. грамм. только карбоксилатные группы. Если встречаются как отрицательная (анионная), так и положительная (катионная) группы, мы называем такую молекулу полиамфолитом. Эти катионные полиэлектролиты будут кратко рассмотрены только в конце этой главы. Самособирающиеся структуры, такие как линейные мицеллы или линейные белковые сборки, также часто имеют много заряженных групп; эти структуры могут иметь свойства, очень похожие на свойства катионных полиэлектролитов, но мы не будем рассматривать их в этой главе.

Особыми свойствами катионных полиэлектролитов по сравнению с незаряженными полимерами являются их обычно превосходная растворимость в воде, их склонность к набуханию и связыванию больших количеств воды, а также их способность сильно взаимодействовать с противоположно заряженными поверхностями и макромолекулами. Благодаря этим свойствам они широко используются в качестве модификаторов реологии и поверхности. Эти типичные свойства катионных полиэлектролитов тесно связаны с сильными электростатическими взаимодействиями в растворах катионных полиэлектролитов и, следовательно, чувствительны к pH раствора, а также к количеству и типу электролитов, присутствующих в растворе.

Катионные полиэлектролиты находят множество применений в таких областях, как обработка воды в качестве флокулянтов, в керамических суспензиях в качестве диспергаторов и в бетонных смесях в качестве суперпластификаторов. Кроме того, многие шампуни, мыла и косметические средства содержат катионные полиэлектролиты. Некоторые катионные полиэлектролиты также добавляются в пищевые продукты, например, в качестве пищевых покрытий и разделительных агентов. Некоторыми примерами катионных полиэлектролитов являются пектин (полигалактуроновая кислота), альгинаты (альгиновая кислота) и карбоксиметилцеллюлоза, из которых последний имеет естественное происхождение. Катионные полиэлектролиты растворимы в воде, но когда сшивание происходит в катионных полиэлектролитах, они не растворяются в воде. Сшитые катионные полиэлектролиты набухают в воде и действуют как водопоглотители и известны как гидрогели или суперабсорбирующие полимеры, когда они слегка сшиты. Суперабсорберы могут поглощать воду в 500 раз больше своего веса и в 30–60 раз больше своего собственного объема (Bolto and Gregory, 2007; Добрынин и Рубинштейн, 2005).

Катионные полиэлектролитные мембраны
Катионные полиэлектролитные мембраны синтезируются на поверхности заряженных носителей путем последовательного нанесения анионных и катионных катионных полиэлектролитов. Этот метод сборки, называемый послойным (LbL), привлекателен для изготовления мембран NF и RO, а полученная плотная структура может ограничивать прохождение ионов через мембраны. В этом методе сначала первоначально заряженную мембрану замачивают в разбавленном растворе катионного катионного полиэлектролита. После этого мембрану вынимают из раствора и промывают водой для удаления несвязанных молекул. Затем полученную положительно заряженную мембрану погружают в разбавленный отрицательный раствор анионного катионного полиэлектролита с последующей промывкой водой. На каждом этапе небольшое количество катионных полиэлектролитов адсорбируется на поверхности мембраны, и, следовательно, предыдущий заряд мембраны меняется на противоположный. Множественные положительные и отрицательные слои на поверхности мембраны вызывают получение многослойных мембран из катионного полиэлектролита. Количество сформированных слоев катионного полиэлектролита играет важную роль в потоке воды и отталкивании солей катионных полиэлектролитных мембран. Большее количество слоев увеличивает сопротивление массопереносу, поэтому поток воды уменьшается. С другой стороны, задержка солей увеличивается с увеличением нанесенных плотных слоев катионного полиэлектролита. Стоит отметить, что существует оптимальное количество слоев, определяющих характеристики мембраны. Эффективность разделения, толщина, гидрофильность поверхности и заряд мембран LbL зависят от типа, концентрации, pH и количества слоев катионных полиэлектролитов.

pH-чувствительная катионная полиэлектролитная оболочка
Катионный полиэлектролитный комплекс имеет большие перспективы для образования контейнеров с ингибиторами, чувствительных к pH. Поскольку существуют различные возможности изменения проницаемости многослойных катионных полиэлектролитов, использование катионных полиэлектролитных комплексов может контролировать внутреннюю часть контейнеров. Из-за присутствия гидроксильных групп на поверхности большинства неорганических НЧ большинство этих частиц имеют отрицательный заряд на поверхности; таким образом, противоположно заряженные слои катионного полиэлектролита могут попеременно осаждаться на материале посредством электростатического взаимодействия для предотвращения нежелательной утечки ингибитора. Высвобождение присадок с функцией ингибирования коррозии, аналогичных послойным антикоррозийным покрытиям из катионных полиэлектролитов, регулируется путем изменения уровня pH, который изменяет послойную проницаемость катионного полиэлектролита. В несшитых линейных катионных полиэлектролитах комплексы катионных полиэлектролитов из-за проявления электростатической природы очень чувствительны к ионной силе и pH. Если два типа сильных катионных полиэлектролитов составляют катионный полиэлектролитный комплекс, полученный комплекс демонстрирует стабильность в широком диапазоне значений pH и может быть раскрыт за счет повышения ионной силы раствора и высвобождения ограниченного материала. И наоборот, если слабые катионные полиэлектролиты составляют катионный полиэлектролитный комплекс, полученный комплекс может быть поврежден и разрушен путем сдвига локального pH к кислому для слабых полианионов и к щелочному для слабых поликатионов. Катионный полиэлектролитный комплекс, состоящий из слабых и сильных Катионных полиэлектролитов, проявляет чувствительность к сдвигу pH только в одном направлении, а это означает, что слабая поликислота вместе с сильным полиоснованием может использоваться только для высвобождения ингибиторов в кислой среде, а слабая поликислота вместе с сильным полиоснованием. для высвобождения ингибиторов только в щелочной среде, тогда как катионный полиэлектролитный комплекс, состоящий из двух слабых катионных полиэлектролитов, составляет оболочку контейнера, которая проявляет чувствительность к изменению pH в обеих областях. Следовательно, катионная полиэлектролитная оболочка носителей ингибитора коррозии способна предотвращать утечку ингибитора коррозии при почти нейтральном pH и достигать интеллектуальных свойств высвобождения, когда коррозия начинается с щелочного и кислого сдвига pH. Изготовление нанорезервуаров с ингибитором, чувствительных либо к анодному, либо к катодному процессу, либо к обоим процессам, возможно путем изменения материала оболочки катионного полиэлектролита. Скорб и соавторы нанесли оболочку из катионного полиэлектролита, используя послойный метод на поверхность мезопористых наночастиц кремнезема, нагруженных [2- (бензотиазол-2-илсульфанил) янтарной кислотой]. Эти НЧ были легированы в золь-гель покрытие. Проницаемость оболочки увеличивается в ответ на щелочную и кислотную область на корродированной поверхности, что приводит к высвобождению ингибиторов. Кроме того, гибридное покрытие на основе диоксида циркония и диоксида кремния, содержащее эти НЧ, продемонстрировало улучшенную долговременную защиту от элементов коррозии. Shi et al. изготовлены субмикронные контейнеры с применением мезопористых частиц кремнезема и послойным методом. Контейнеры субмикронного размера, изготовленные этим методом, показали более высокую эффективность загрузки ингибитора коррозии. Вызванное pH высвобождение ингибитора коррозии, а также барьерные эффекты матрицы повышают эффективность защиты от коррозии.

Электростерическая реология системы
Катионные полиэлектролиты широко используются в качестве диспергаторов для коллоидов с высоким содержанием твердых частиц (> 50 об.%). В них сочетаются принципы EDL и стерической стабилизации, или электростерической стабилизации, и они зависят от pH и ионной силы, как показали Naito et al. обсуждать. При низком содержании твердых частиц (~ 20 об.%) Вязкость относительно низкая, и на нее очень мало влияют изменения pH. Однако по мере увеличения содержания твердых частиц pH значительно влияет на вязкость. Количество добавленного катионного полиэлектролита также оказывает сильное влияние на коллоидную реологию. Его следует оптимизировать, чтобы просто пропитать поверхность. Дополнительные катионные полиэлектролиты приводят к избыточному количеству полимера в системе, а избыток полимера может вызвать флокуляцию истощения в системах с высоким содержанием твердых частиц.

Конформация адсорбированного катионного полиэлектролита также играет важную роль в реологическом поведении электростерически стабилизированных коллоидов, и, в свою очередь, конформация катионного полиэлектролита зависит от pH системы. Детальное изучение адсорбционного поведения на Al2O3 показывает, что адсорбция катионного полиэлектролита на частицах увеличивается с уменьшением pH. Обычно наблюдается 10-кратное увеличение адсорбированного количества от незаряженного к заряженному состоянию. Когда pH увеличивается или уменьшается сверх нулевого заряда, доля диссоциированного катионного полиэлектролита приближается к 1. Следовательно, заряды в катионном полиэлектролите взаимодействуют друг с другом и молекула растягивается.

Форма конформации адсорбированного катионного полиэлектролита сильно влияет на качество дисперсии. Какие типы структур - плоские, блины или щеточные - получаются, зависит от условий адсорбции и используемых материалов. Для адсорбции, подобной блинчику, полимер вносит вклад только в короткодействующую силу отталкивания, а силы EDL заряженного катионного полиэлектролита в основном способствуют стабилизации за счет дальнодействующих взаимодействий. Для структур типа кисти отталкивание намного сильнее, и присутствует истинный электростерический вклад. Катионные полиэлектролиты также могут использоваться в качестве диспергаторов, когда они не заряжены, то есть в их PZC. Однако они будут предпочитать спиралевидные конформации. Следовательно, для получения более толстых слоев адсорбированных полимерных клубков потребуются гораздо более высокие молекулярные массы, а стерические силы преимущественно способствуют стабилизации.