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    表面活性劑及其在涂料中的應用

    2024-01-15 09:40:42

    表面活性劑是由至少兩種以上極性或親媒性顯著不同的官能團所構成的化合物。


    例如肥皂分子(硬脂酸鹽),它是由非極性(親油或疏水性)原子團的長鏈烴基和極性相當高的親水性原子團羧基所組成,這種構造賦予它兩種基本性質:

    • 雖然具有雙重親媒結構,但溶解度較低。在通常濃度下大部分以膠束(締合體)形式存在于溶劑中。

    • 在溶液與它相接的界面上,基于官能團作用而產生定向吸附,使界面(或表面)的狀態或性質發生顯著變化,可大大降低表面張力或界面張力。


    涂料中大量地使用表面活性劑,就是上述的兩種特性的原因。

    例如,應用于乳液聚合中的乳化劑,顏料分散中的潤濕劑、穩定劑以及流平劑等。


    表面活性劑的化學類型

    根據表面活性劑的極性基和非極性基的性質,可分為四大類:


    1、陰離子表面活性劑

    陰離子表面活性劑的極性基團為陰離子,它們一般是水溶性的,水溶液呈堿性,主要有長鏈羧酸基,如肥皂,高級醇硫酸鹽(如十二烷基硫酸鈉),烷基苯磺酸鹽(如十二烷基苯磺酸鈉)等,主要用于水介質。


    2、陽離子表面活性劑

    極性基團為陽離子,主要有脂肪胺與羧酸形成的銨鹽、四級銨鹽等。

    陽離子表面活性劑很貴,它和表面具有負電荷的金屬氧化物、玻璃和紙等有很強的作用力,從而容易置換出表面上已吸附的水汽。它和顏料作用時,其極性基與顏料表面作用,非極性基朝向介質,使顏料表面成為親油的,因而易于使顏料潤濕,切記:

    陽離子和陰離子表面活性劑不能混用


    3、非離子表面活性劑

    它在水中無離解,其極性部分一般為羥基或醚基,它們水合的情況比離子化的極性基團低,但由于這種非離子基的數目很多,因而也可取得同等的水合量,主要有酯型,醚型,胺型和酰胺型等,如

    聚氧化乙烯烷基酯醚

    多元醇烷基酯(甘油單酯)

    聚氧化乙烯烷醚

    聚氧化乙烯芳基醚


    非離子表面活性劑在水中溶解度隨聚氧乙烯鏈的增長而增加,可分為三類:

    • 油溶性或微溶于水

    • 在水中可自分散

    • 溶于水中


    水溶性非離子表面活性劑可代替大部分離子型表面活性劑的應用,它具有

    泡沫小

    的特點。


    低氧乙烯基含量的非離子表面活性劑可用于有機介質中顏料的潤濕。

    在水介質中非離子表面活性劑經常和負離子表面活性劑合用,有非常好的協同效應。


    4、兩性表面活性劑

    同時含有堿性基團和酸性基團的表面活性劑,在酸性介質中可以形成陽離子,

    在堿性介質中可離解成陰離子。


    豆油精制時的副產物卵磷脂(lecithin)是一種便宜的兩性表面活性劑。


    表面活性劑的HLB值

    HLB值是用來衡量親水和親油部分對表面活性劑性質所做貢獻的物理量,每

    一種表面活性劑都有一特定的HLB值,一般在1~40之間。

    HLB值越高,親水性越高,HLB值越小,親油性越高。

    為確定HLB值,需首先確定親水基團和親油基團,然后查得基團常數并計算出數值。


    HLB值不同,性質不同,用途也不同,總結于下表

    圖片



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