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1、表面活性剂在涂料中的应用本讲稿第一页，共十七页表面活性剂的概念表面活性剂是具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。本讲稿第二页，共十七页表面活性剂的应用表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的
2、精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。今天主要介绍的就是其在涂料中的应用。本讲稿第三页，共十七页涂料是一种胶体分散体体系，由连续相和分散相组成。连续相是溶剂、聚合物或聚合物浓溶液。聚合物有的是溶液型的，有的是微粒型的(如乳液)，也有的是固体。分散相是颜料和填料。从胶体的分类来看，涂料属于分散胶体，具有胶体动力学、电性等特性。因此，它与表面和胶体化学有着广泛深切的联系，表面化学中的乳化原理、分散原理、起泡和消泡原理、流变学原理对涂料同样起着非常重要的指导作用，为表面活性剂在涂料工业的应用提供了理论基础。本讲稿第四页，共十七页 表面活性剂在涂料
3、的组分中属于助剂(或添加剂)的范畴，已成为涂料不可缺少的组成部分，它可以改进生产工艺、改善施工条件、提高产品质量，进而可以降低成本、提高经济效益：包括表面活性剂在内的涂料助剂的应用水平，已成为衡量涂料生产技术水平的重要标志。本讲稿第五页，共十七页那么，表面活性剂究竟该怎样分类呢?表面活性剂的分类方法很多，可以根据疏水基、亲水基结构、分子构成的离子性、水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法进行分类。下面，根据表面活性剂在涂料工业中所起的作用进行分类。本讲稿第六页，共十七页 按所起的作用进行分类，涂料工业使用的表面活性剂可分为以下几类：乳化剂，颜料表面处理剂，颜料润湿分散剂，消泡剂，流平剂，
4、防霉、杀菌剂，抗静电剂，增光剂，增滑剂等。本讲稿第七页，共十七页抗静电剂抗静电剂是表面活性剂，可通过不同的渠道泄漏静电荷或降低摩擦因数，以抑制静电荷的产生。一般要求其具有以下特点：防止静电效果大；防止静电效果持久；与成膜物质有良好的混溶性；不影响涂料的其它性能，如不使涂膜泛黄等。抗静电剂的作用原理是：利用其表面活性特性，吸附空气中的水分，使自身产生极化，在表面形成极薄的导电层，构成静电泄漏通道，因此其效果取决于自身结构和环境的相对湿度。本讲稿第八页，共十七页根据化学结构，可把抗静电剂分为以下几类：阳离子型。如静电防止剂SN：阴离子型。如PEA：非离子型。如P一75：本讲稿第九页，共十七页流平剂
5、要使用流平剂来改善涂料的流平性，可考虑以下两个方面的因素：第一，选用可以降低涂料涂膜表面张力的活性剂，来大大提高涂料的流平性；第二，选用挥发速度慢又能降低涂料施工粘度的溶剂，改善涂料流动性，延长流平时间，达到最终流平。本讲稿第十页，共十七页根据流平剂的作用方式及化学结构，将常用流平剂分为以下四类：高沸点溶剂类。如BYKetolSpecial和杜邦DBE，其沸点分别在160和190以上，可在木器漆、烤漆中用以调整涂料的溶剂组成，使涂料在干燥过程中具有梯度的挥发速度及溶解力。有机硅类。该类在流平剂中用量很大。聚丙烯酸酯类。这是一类经过特殊方法合成的丙烯酸酯共聚物，具有比树脂、漆料低得多的表面张力，
6、因此能够改善涂料对底材的润湿性。醋丁纤维素类。本讲稿第十一页，共十七页消泡剂 泡沫是由许多液膜薄壁分隔开的气体或蒸气泡所组成。在涂料工业中，一般不希望产生泡沫，若在涂料生产过程中发生泡沫，会影响到生产容器的最佳利用，给操作带来困难；若在涂装过程中产生泡沫，会使漆膜表面产生缺陷。一方面影响涂膜的装饰性能，表面难看，光泽差；另一方面影响涂膜的防护性能，使防腐性和耐候性都降低。消泡剂一般可分为抑泡剂和破泡剂两种，抑泡剂的作用是抑制泡沫的产生，是治本之法。破泡剂是使产生的泡沫破裂。破泡又分为脱泡和消泡两个过程，前者促使气泡到达表面，后者将表面上的气泡破坏。一般很难准确地将一个助剂的工作机理定义为抑泡、
7、脱泡或消泡，所以总是统称为消泡剂。本讲稿第十二页，共十七页涂料工业所用的消泡剂一般都是非离子型表面活性剂。根据其化学组成不同，可分为以下几类：有机硅类。矿物油类。该类消泡剂一般是由约80的载体油和约15的憎水颗粒再加约5的乳化剂、防腐剂及其它增效成分所组成。该类消泡剂主要用于平光和半光乳胶漆中。不含硅聚合物类。这是一类特殊的聚合物，它是通过选定的不混溶性来发挥作用的。本讲稿第十三页，共十七页颜料润湿分散剂颜料润湿分散剂的作用：提高生产效率、降低制造成本。提高涂料的贮存稳定性、减少浪费。改善涂膜状态。其它作用。最佳的颜料分散可以提高紫外线的吸收和反射能力，增加颜料的耐候性和耐化学药品性。作用原理
8、：颜料分散在基料里的过程可划分为三个阶段，即润湿、分散、稳定。这三个阶段并非截然分开的，而是互相重叠进行的。润湿剂可以促进基料对颜料聚集体的润湿，分散剂可以改进颜料分散体的稳定性。本讲稿第十四页，共十七页颜料润湿分散剂品种繁多，分类方法也多种多样。根据分子结构不同进行以下分类 ：聚合电解质类(有机类)。聚合电解质是一个大分子，部分或全部由具有可电离基团的单体构成。该类分散剂多用于水性体系，对无机颜料的润湿分散作用比较好。无机聚合碱盐类。常用的有聚磷酸盐和硅酸盐，是水性涂料广泛使用的离子型分散剂，浓度很小即可分散多种无机颜料。国内常用的是六偏磷酸钠。高分子聚合物类。a天然高分子类：适用于溶剂型体系，对无机颜料和有机颜料的润湿分散都十分有效。b合成高分子类：适用于溶剂系统有机颜料的润湿分散。本讲稿第十五页，共十七页有些表面活性剂只能在某一方面发挥作用，对其它方面没有影响，但也可能有某种副作用。而有些表面活性剂对涂料和涂膜的性能都会产生极大影响，可在涂料生产、贮存、施工不同方面发挥作用，因此，这时就要综合各方面的因素。本讲稿第十六页，共十七页本讲稿第十七页，共十七页