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表面活性劑及其在涂料中的應(yīng)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(gòu)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(dāng)高的親水性原子團羧基所組成,這種構(gòu)造賦予它兩種基本性質(zhì):

  • 雖然具有雙重親媒結(jié)構(gòu),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(chǎn)生定向吸附,使界面(或表面)的狀態(tài)或性質(zhì)發(fā)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(yīng)用于乳液聚合中的乳化劑,顏料分散中的潤濕劑穩(wěn)定劑以及流平劑等。


表面活性劑的化學(xué)類型

根據(jù)表面活性劑的極性基和非極性基的性質(zhì),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(zhì)。


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(zhì),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(shù)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(yīng)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(zhì)中顏料的潤濕。

在水介質(zhì)中非離子表面活性劑經(jīng)常和負離子表面活性劑合用,有非常好的協(xié)同效應(yīng)。


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(zhì)中可以形成陽離子,

在堿性介質(zhì)中可離解成陰離子。


豆油精制時的副產(chǎn)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(zhì)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(shù)并計算出數(shù)值。


HLB值不同,性質(zhì)不同,用途也不同,總結(jié)于下表

圖片



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