表面活性剂在涂料中的应用

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班级：B08（2）班

姓名：李阳

学号：0825832026

表面活性剂在涂料中的应用

随着科学技术的进步，我们对表面活性剂的要求更高，使用条件更苛刻，传统类型的表面活性剂已经不能满足要求，合成新型高效的表面活性剂成为当前表面活性剂工业的主要任务。作为精细化工的主要分支，表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。传统意义上的特殊表面活性剂主要是指表面活性剂中能够提供高性能和特种功能的表面活性剂。

到目前为止，我国在特殊表面活性剂这方面的工作才刚刚起步，由于表面活性剂种类繁多，加上各种表面活性剂产品的存在形式又千变万化，对特殊表面活性剂并没有一个确切的界定标准。但根据表面活性剂在水溶液中呈现的离子性，特殊表面活性剂可以大致划分为阴离子型、阳离子型、两性离子型以及非离子型。今天，就来聊聊表面活性剂在涂料中的应用。

表面活性剂作为助剂已经成为涂料中不可缺少的重要组成部分，加入极少量就可以大幅提高涂料和涂膜的质量。表面活性剂可以在涂料加工过程中提高研磨效率，避免产生结皮，消除泡沫；在贮存过程中防止颜料凝聚和霉败；在施工过程中防止流挂；在涂膜过程中提高附着力；在成膜过程中增加光泽，防止浮色发花、缩孔；在应用过程中使涂层防霉、防污、防静电。涂料助剂应用水平的高低已成为衡量涂料质量好坏、科技含量高低的重要标志。传统型的表面活性剂通常具有一个亲水头基和疏水尾链，在涂料中已得到广泛应用。包括阴离子型表面活性剂，如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯、烷基磺酸酯等；阳离子

表面活性剂，如脂肪胺的盐和季铵盐等；非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等；两性表面活性剂，如氨基酸和甜菜碱衍生物等；阴阳离子对型表面活性剂，如油基氨基油酸盐等。而传统类型的表面活性剂已经不能满足要求，新型表面活性剂在涂料中的应用也将进一步提高涂料的质量和性能，从分子结构的角度我来介绍几种新型的表面活性剂。

1.低聚表面活性剂

所谓低聚表面活性剂是将两个或两个以上的同一或几乎同一表面活性剂单体，在其亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团通过化学键将这些两亲成分联接在一起。作为一种新型表面活性剂，低聚表面活性剂可以帮助人们实现从分子水平上调控有序聚集体，所以成为国际胶体科学与相关领域的研究热点。近20年对它们的研究日益深入，对其基本的物理化学性质有了大致的了解，该类型表面活性剂通常具有极高的表面活性。目前已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，二聚表面活性剂最早被合成于1971年，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini(英文是双子星之意)表面活性剂。Gemini表面活性剂的分子结构中有两个亲水基和两个亲油基，并通过联接基团连接起来。联接基团的存在，使得两个表面活性剂单体离子利用化学键紧密连接，其碳氢链间更容易产生强相互作用，既加强了碳氢链之间的疏水结合力，又减弱了离子头基间的排斥倾向。这就是Gemini表面活性剂和普通单链单头基表面活性剂相比较，一些性质更为优异的根本原因。

实验结果表明，和离子头基连接相同碳原子数尾链的普通表面活性剂相比，降低表面张力的效率高3个数量级，临界胶束浓度低2个数量级，而且其胶束的聚集数、形态、流变性等性质与普通表面活性剂都有很大的不同。Gemini型表面活性剂的基础研究已经比较完善，由于制造工艺和成本原因还没有大量进入市场，但是其表面活性方面的高效率和高效能正引起工业界相当的关注。

2.易生物降解的润湿分散剂

涂料中颜填料的分散先后使用过聚磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等无机分散剂传统小分子表面活性剂和聚羧酸盐、聚丙酸盐等高分子化合物。高分子化合物主要利用空间位阻使颜填料颗粒稳定效果好于小分子表面活性剂的静电排斥作用。研究表明在众多类型的高分子分散剂中效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表面活性剂。从分子结构上看AB型嵌段高分子就是超大号的表面活性剂A嵌段和B嵌段分别类似于表面活性剂的亲水头基和疏水尾链。涂料中颜填料的分散先后使用过聚磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等无机分散剂传统小分子表面活性剂和聚羧酸盐、聚丙酸盐等高分子化合物。高分子化合物主要利用空间位阻使颜填料颗粒稳定效果好于小分子表面活性剂的静电排斥作用。研究表明在众多类型的高分子分散剂中效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表面活性剂。从分子结构上看AB型嵌段高分子就是超大号的表面活性剂A嵌段和B嵌段分别类似于表面活性剂的亲水头基和疏水尾链。

3.美国 3 Ｍ公司的氟素表面活性剂

ＦＣ-4430和ＦＣ-4432能够有效解决其他表面活性剂解决不了的问题——达到高性能、低毒性及环境可接受的最佳平衡,为优质涂料的生产提供了保障,为技术的创新提供了原材料。而且,添加量较低,只相当于其他表面活性剂的1%～10%,成本可被控制在理想的范围内。氟是所有元素中电负性最大,而范德华原子半径又是除氢以外最小, 并且原子极化率又最低的元素。氟原子形成的单键比碳原子与其他元素原子形成的单键键能都大,而键长较短。因此氟素表面活性剂的Ｆ-Ｃ链非常牢固,很难以共价键的均裂方式断裂分解。另外,在同类化合物中氟碳的离子型异裂解离反应所需能量也是最大的。因此氟素表面活性剂受到高热、强化学试剂刺激时,仍具有很高的活性。在试验 3 Ｍ的氟素表面活性剂时,我们会惊讶地发现,它给涂料带来的双重效应和最终实际,正是业界专家多年来冥想的效果(如:优良的附着,真实的流平,逼真的色彩,环境的友好)。

表面活性剂的广泛应用,大大地推动了工业的发展。随着科技水平的不断提高, 人们对涂料的安全、质量和品种多样化的需求不断提高,表面活性剂在涂料工业中的应用将会得到更大的发展。