[科普中國(guó)]-溶脹劑

加入溶液中使高分子聚合物在溶劑發(fā)生體積膨脹現(xiàn)象的藥品即為溶脹劑。

簡(jiǎn)介溶脹是高分子聚合物在溶劑中體積發(fā)生膨脹的現(xiàn)象。溶脹劑加入溶液使溶液中的高分子聚合物發(fā)生溶脹作用。

以纖維素為例：纖維素可以通過(guò)各種有機(jī)和無(wú)機(jī)的試劑使其溶脹，隨溶劑可及區(qū)域的不同，有晶間脹與晶內(nèi)溶脹之別。晶間溶脹僅達(dá)非晶區(qū)，常見(jiàn)的如水溶脹，此外，還有人研究了三十多種溶脹劑，晶內(nèi)溶脹可達(dá)晶區(qū)，可引起纖維素的晶態(tài)變化，最常見(jiàn)的這類溶脹劑為堿金屬氫氧化物、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(yīng)，如果天然纖維如棉和麻經(jīng)溶脹處理，可以改變其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)及改善其性能。至今，應(yīng)用氫氧化鈉、胺類及液氨和各種有機(jī)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(zhǎng)，降低脆性，增加染色性。

相關(guān)應(yīng)用溶脹劑對(duì)黏膠纖維催化脫水的影響

黏膠基碳纖維由于其密度低、純度高、耐燒蝕等優(yōu)點(diǎn)，在軍事航天領(lǐng)域有其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在制備黏膠基碳纖維的過(guò)程中，催化處理是一個(gè)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(shí)間，但是由于纖維素固有的化學(xué)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致黏膠纖維的結(jié)構(gòu)很致密，催化劑很難進(jìn)入到纖維結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

因此，在催化處理之前可以先對(duì)纖維進(jìn)行溶脹處理，使纖維結(jié)構(gòu)變得疏松，這樣催化劑分子就更易進(jìn)入到纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，起到更好的催化效果1。對(duì)于纖維素的溶脹，工業(yè)上常用的溶脹劑為10%~20%的NaOH水溶液，但是對(duì)于黏膠基碳纖維，高溫環(huán)境下，Na+會(huì)發(fā)生電離，使其周?chē)碾娮雍碗x子濃度增加，使碳纖維的氧化穩(wěn)定性急劇降低，很難在高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用。此外，電子和離子濃度的增加還會(huì)干擾微波通訊。因此在制備黏膠基碳纖維的過(guò)程中，不能用NaOH水溶液溶脹纖維素。胺類較NaOH水溶液對(duì)纖維素的溶脹作用要差一些，但是胺類中不含有堿金屬離子，且高溫下可以揮發(fā)去除，不會(huì)殘留在碳纖維中，很適合應(yīng)用于黏膠基碳纖維的制備2。

溶脹劑U預(yù)處理對(duì)真絲織物性能及絲纖維結(jié)構(gòu)的影響

對(duì)真絲織物進(jìn)行接枝增重后可以顯著提高織物的光澤、手感、懸垂性和染色性等，并且適當(dāng)提高接枝增重率可使織物的抗皺性能更好。但是，真絲織物采用常規(guī)工藝接枝增重后白度、強(qiáng)力、吸濕性等物理性能也會(huì)受到一定程度損傷。

為了提高真絲織物的接枝增重率并改善織物的物理性能，可以采用溶脹劑對(duì)真絲織物進(jìn)行預(yù)處理。用溶脹劑預(yù)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(qiáng)的堿金屬鈉結(jié)合水分子進(jìn)入纖維內(nèi)部，可起到較強(qiáng)的溶脹作用。然而,如果溶脹劑較多地進(jìn)入纖維非結(jié)晶區(qū)，對(duì)纖維的物理性能，如強(qiáng)力、抗彎剛性等會(huì)產(chǎn)生一定的影響。蠶絲纖維的非晶區(qū)的溶脹程度大，可獲得較多的接枝高聚物，使微晶遭到更嚴(yán)重的破壞。

有研究者3采用不同濃度溶脹劑U對(duì)真絲織物進(jìn)行預(yù)處理后，分析對(duì)絲纖維直徑和織物的白度、強(qiáng)力、折皺回復(fù)角等性能指標(biāo)的影響，篩選溶脹劑U的最佳使用濃度；以甲基丙烯酰胺（MAA）為單體，過(guò)硫酸鉀（KPS）為引發(fā)劑對(duì)用溶脹劑U預(yù)處理后的真絲織物接枝增重，分析常規(guī)工藝接枝增重和預(yù)處理后接枝增重的織物性能與絲纖維結(jié)構(gòu)的變化。

本研究結(jié)果顯示，利用溶脹劑U對(duì)真絲織物進(jìn)行預(yù)處理，可以提高織物的接枝增重率和有效改善織物的強(qiáng)力和抗皺性能。

使用溶脹劑對(duì)制備單分散高交聯(lián)聚苯乙烯微球的影響

單分散大粒徑交聯(lián)聚合物微球具有比表面積大、吸附性強(qiáng)、凝集作用大、對(duì)酸堿具有良好的穩(wěn)定性及易進(jìn)行功能基轉(zhuǎn)化等特點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量、情報(bào)信息、醫(yī)學(xué)免疫、生物化學(xué)以及色譜柱填料中有著廣泛的應(yīng)用前景；其合成和應(yīng)用已經(jīng)成為人們研究的熱門(mén)課題之一。制備具有大粒徑和良好單分散性的聚合物微球的反應(yīng)條件苛刻且制備工藝復(fù)雜。分散聚合可以制備微米級(jí)交聯(lián)聚合物微球，一般分散聚合法難以得到穩(wěn)定的高交聯(lián)度聚合物微球。有學(xué)者4采用改進(jìn)的二步溶脹法，制備了交聯(lián)度為23%的聚合物微球，體系中不引入丙酮，縮短了溶脹時(shí)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(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)聚合物微球粒徑和單分散性的影響，隨著溶脹劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，聚合物微球的平均粒徑增大，分散系數(shù)增大，分布變寬。體系中溶脹劑含量的增加有利于其向種球內(nèi)部擴(kuò)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(yīng)增大。當(dāng)溶脹劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于32%時(shí)，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(guò)程中與種球競(jìng)爭(zhēng)吸收單體，導(dǎo)致產(chǎn)物平均粒徑不均勻。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

耿彩芳 - 副教授 - 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)