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凝胶

/gel/
条目作者李洪真

李洪真

最后更新 2023-03-15
浏览 295
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胶体颗粒或高分子聚合物相互联结形成空间网状结构,分散介质充满网状结构的空隙,整体失去流动性的胶体。

英文名称
gel
所属学科
化工

是聚合物溶液在一定条件下形成的特殊分散体系。

按分散质点的性质(柔性或刚性)和凝胶结构中质点间联结的特点,凝胶可分为:①弹性凝胶,又称可逆凝胶,由柔性的线型大分子物质形成,该类凝胶有吸水与吸水可逆性,又分为预凝胶和湿凝胶两种。②非弹性凝胶,又称不可逆凝胶,由刚性质点的溶胶形成。

凝胶的主要性质是:①弹性,溶胶转变为凝胶后流动性质变化很大。溶胶有流动性,如大分子线型聚合物溶液在胶凝过程中黏度不断增大直到形成凝胶。胶凝后的凝胶黏弹性仍随时间不断增加,粒子间相互联结强化,凝胶特征的内部结构的坚固性也随之增加。②膨胀性,凝胶可吸收更多液体,自身体积、重量继续增加,而其交联结构不变化。③稳定性,包括热稳定性、化学稳定性和机械稳定性。热稳定性是在热环境下凝胶结构耐温度的能力和稳定时间;化学稳定性是凝胶在与酸、碱、盐及某些化学物质接触时凝胶结构稳定情况;机械稳定性是在剪切作用下凝胶结构稳定性。④吸附性,是弹性凝胶体的明显特征。大分子的活性基团如酰胺基、羧基、羟基或离子,一部分参加交联反应,另一部分则以某种键合或离子与周围物质吸附,如在地层中与岩石表面的吸附。

胶凝是凝胶生成的过程,凝胶是胶凝的产物。凝胶的生成机理因聚合物不同、交联剂不同和条件不同而异,可分为3种情况:①靠质点间的分子吸引力形成结构,线型大分子靠范德瓦耳斯力形成的凝胶属这种类型。这类结构稳定性差,吸收液体膨胀时质点间联结力弱,容易遭到破坏。②靠氢键形成结构,这类凝胶结构比前一类牢固,也较稳定,由于凝胶中含液量较大,有好的弹性,结构有序。③靠化学键形成网状结构,这类结构非常稳定,若形成网状结构的单元是柔性线型大分子,生成的是弹性凝胶;若形成网状结构的单元是刚性质点,生成的是非弹性凝胶。

凝胶的结构有以下4种:球形质量相互联结成串珠状网架,如硅凝胶;板状或棒状质点相互联结成网状架,如大分子表面活性剂凝胶;线型大分子构成的凝胶骨架中部分分子链有序排列,如蛋白质;线型大分子以化学链形成体型结构,如聚丙烯酰胺凝胶。

凝胶主要用作化妆品中的面膜,医疗中的退热贴、镇痛贴、药物载体,农用薄膜,建筑中的结露防止剂、调湿剂,石油化工中的堵水调剂,矿业中的抑尘剂,食品中的保鲜剂、增稠剂。还用于干旱地区的抗旱,原油或成品油的脱水等。

  • 顾雪蓉,朱育平.凝胶化学.北京:化学工业出版社,2005.

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