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新型結(jié)構(gòu)表面活性劑在涂料中的應(yīng)用

來源：印染在線　發(fā)布時(shí)間：2010年10月19日

郭宏濤，許鈞強(qiáng)，何唯平

0.引言表面活性劑是少量使用即可使表(界)面的一些物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化的物質(zhì)。表面活性劑作為助劑已經(jīng)成為涂料中不可缺少的重要組成部分，加入極少量就可以大幅提高涂料和涂膜的質(zhì)量。表面活性劑可以在涂料加工過程中提高研磨效率，避免產(chǎn)生結(jié)皮，消除泡沫；在貯存過程中防止顏料凝聚和霉敗；在施工過程中防止流掛；在涂膜過程中提高附著力；在成膜過程中增加光澤，防止浮色發(fā)花、縮孔；在應(yīng)用過程中使涂層防霉、防污、防靜電。涂料助劑應(yīng)用水平的高低已成為衡量涂料質(zhì)量好壞、科技含量高低的重要標(biāo)志。幾種類型的表面活性劑結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可見，傳統(tǒng)型的表面活性劑通常具有一個(gè)親水頭基和疏水尾鏈，在涂料中已得到廣泛應(yīng)用。包括陰離子型表面活性劑，如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯、烷基磺酸酯等；陽離子表面活性劑，如脂肪胺的鹽和季銨鹽等；非離子表面活性劑，如脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等；兩性表面活性劑，如氨基酸和甜菜堿衍生物等；陰陽離子對型表面活性劑，如油基氨基油酸鹽等。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對表面活性劑的要求更高，使用條件更苛刻，傳統(tǒng)類型的表面活性劑已經(jīng)不能滿足要求，合成新型高效的表面活性劑成為當(dāng)前表面活性劑工業(yè)的主要任務(wù)。新型表面活性劑在涂料中的應(yīng)用也將進(jìn)一步提高涂料的質(zhì)量和性能，本文從分子結(jié)構(gòu)的角度著重介紹幾種新型表面活性劑。圖1表面活性劑結(jié)構(gòu)示意圖

1.低聚表面活性劑所謂低聚表面活性劑是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的同一或幾乎同一表面活性劑單體，在其親水頭基或靠近親水頭基附近用聯(lián)接基團(tuán)通過化學(xué)鍵將這些兩親成分聯(lián)接在一起。作為一種新型表面活性劑，低聚表面活性劑可以幫助人們實(shí)現(xiàn)從分子水平上調(diào)控有序聚集體，所以成為國際膠體科學(xué)與相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近20年對它們的研究日益深入，對其基本的物理化學(xué)性質(zhì)有了大致的了解，該類型表面活性劑通常具有極高的表面活性。目前已經(jīng)合成的低聚表面活性劑有二聚體、三聚體和四聚

體等，其中最引人注目的是二聚體，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，二聚表面活性劑最早被合成于1971年，后因其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)而被形象地命名為Gemini(英文是雙子星之意)表面活性劑。Gemini表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)親水基和兩個(gè)親油基，并通過聯(lián)接基團(tuán)連接起來。聯(lián)接基團(tuán)的存在，使得兩個(gè)表面活性劑單體離子利用化學(xué)鍵緊密連接，其碳?xì)滏滈g更容易產(chǎn)生強(qiáng)相互作用，既加強(qiáng)了碳?xì)滏溨g的疏水結(jié)合力，又減弱了離子頭基間的排斥傾向。這就是Gemini表面活性劑和普通單鏈單頭基表面活性劑相比較，一些性質(zhì)更為優(yōu)異的根本原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和離子頭基連接相同碳原子數(shù)尾鏈的普通表面活性劑相比，降低表面張力的效率高3個(gè)數(shù)量級，臨界膠束濃度低2個(gè)數(shù)量級，而且其膠束的聚集數(shù)、形態(tài)、流變性等性質(zhì)與普通表面活性劑都有很大的不同。Gemini型表面活性劑的基礎(chǔ)研究已經(jīng)比較完善，由于制造工藝和成本原因還沒有大量進(jìn)入市場，但是其表面活性方面的高效率和高效能正引起工業(yè)界相當(dāng)?shù)年P(guān)注。目前已經(jīng)有一些產(chǎn)品在涂料中應(yīng)用，如Degussa公司的TegoTwin4000就是Gemini型硅氧烷表面活性劑，作為潤濕分散劑，具有不穩(wěn)泡和消泡性。AirProducts公司的EnviroGemAD01屬于乙炔二醇類低聚表面活性劑，典型的炔醇類二聚表面活性劑如圖2所示，EnviroGemAE系列Gemini型表面活性劑可以作為環(huán)境友好、易生物降解的潤濕分散劑。

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