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產品展示

當前位置:首頁 >產品展示>表面活性劑

產 地:德國

品 牌:巴斯夫

產 品 名:XP-90

外 文 名:surface active agent、surfactant

別 稱:表面活性物質、SAA

含 量:99.9%

分 子 式:

CAS 號:160875-66-1

熔 點:

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產品詳情

表面活性劑

表面活性劑(surfactant),是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態發生明顯變化的物質。具有固定的親水親油基團,在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結構具有兩親性:一端為親水基團,另一端為疏水基團;親水基團常為極性基團,如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽,羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團;而疏水基團常為非極性烴鏈,如8個碳原子以上烴鏈。表面活性劑分為離子型表面活性劑(包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑)、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、其他表面活性劑等。

中文名       表面活性劑      外文名   surface active agent、surfactant       別    稱    表面活性物質、SAA
應用學科   化學                 分    類         離子 非離子等                                    特    性    兩親性

簡介

表面活性劑(surfactant),是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態發生明顯變化的物質。具有固定的親水親油基團,在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結構具有兩親性:一端為親水基團,另一端為疏水基團;親水基團常為極性基團,如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽,羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團;而疏水基團常為非極性烴鏈,如8個碳原子以上烴鏈。表面活性劑分為離子型表面活性劑(包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑)、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、其他表面活性劑等。

起源歷史

①公元前2500年——1850年羊油和草木灰制造肥皂
羊油——三羧酸酯簡稱三甘酯,經堿水解→羧酸鹽+單甘酯+二甘酯+甘油
19世紀中葉
一方面肥皂開始實現工業化大生產,另一方面,也出現了化學合成的表面活性劑
②土耳其紅油的出現:
土耳其紅油即蓖麻油與硫酸反應的產物,蓖麻油為蓖麻油酸的三甘酯
深度磺化,耐酸耐硬水
③19世紀初,礦物原料制備洗滌劑
石油工業的發展→石油硫酸(綠油)
蠟和茶的磺化混合物,溶于酸中,呈綠黑色,用堿中和制得。
石油磺酸皂具有良好的水溶性,稱綠鈉(第一個礦物原料制得的洗滌劑)
第一次世界大戰期間,油脂出現
煤炭產量→煤化工業發→短鏈烷基、奈磺酸鹽類表面活性劑
如丙基奈磺酸鹽、丁基奈磺酸鹽
1920——1930脂肪醇硫酸化→烷基硫酸鹽
20世紀30年代,長鏈烷基、苯基出現于美國
第一次世界大戰后,德國開發乙二醇衍生物,如聚乙二醇 衍生物產品,聚乙二醇與各種有機化合物(包括醇、酸、酯、胺、酰胺)等結合,形成多種優良性能的非離子表面活性劑。
表面活性劑和合成洗滌劑形成一門工業得追溯到本世紀30年代,以石油化工原料衍生的合成表面活性劑和洗滌劑打破了肥皂一統天下的局面。經過60余年的發展,1995年世界洗滌劑總產量達到4300萬噸,其中肥皂900萬噸。據專家預測,全世界人口從2000年到2050年將翻一番,洗滌劑總量將從5000萬噸增加到12000萬噸,凈增1.4培,這是一個令人鼓舞的數字。
中國的表面活性劑和合成洗滌劑工業起始于50年代,盡管起步較晚,但發展較快。1995年洗滌用品總量已達到310萬噸,僅次于美國,排名世界第二位。其中合成洗滌劑的生產量從1980年的40萬噸上升到1995年的230萬噸,凈增4.7倍,并以年平均增長率大于10%的速度增長。據中國權威部門預測,2000年洗滌用品總量將達到360萬噸,其中合成洗滌劑將達到65.5萬噸。其中產量超萬噸的表面活性劑品種計有:直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨(AESA)、月桂醇硫酸鈉(K12或SDS)、月桂酰基谷氨酸、壬基酚聚氧乙烯(10)醚(TX-10)、平平加O、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸甘油單酯、木質素磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽(石油磺酸鹽)、擴散劑NNO、擴散劑MF、烷基聚醚(PO-EO共聚物)、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)等。

定義

凡是溶于水能夠顯著降低水的表面能的物質稱為表面活性劑(surface active agent,SAA)或表面活性物質。
傳統觀念上認為,表面活性劑是一類即使在很低濃度時也能顯著降低表(界)面張力的物質。隨著對表面活性劑研究的深入,一般認為只要在較低濃度下能顯著改變表(界)面性質或與此相關、由此派生的性質的物質,都可以劃歸表面活性劑范疇。
表面活性劑有天然的,如磷脂、膽堿、蛋白質等,但更多的是人工合成的,如十八烷基硫酸鈉C18H37-SO3Na、硬脂酸鈉C17H35-COONa等。表面活性劑范圍十分廣泛(陽離子、陰離子、非離子及兩性),為具體應用提供多種功能,包括發泡效果,表面改性,清潔,乳液,流變學,環境和健康保護。

化學結構

雙親分子

表面活性劑分子具有獨特的兩親性:一端為親水的極性基團,簡稱親水基,也稱為疏油基或憎油基,有時形象地稱為親水頭,如-OH、-COOH、-SO3H、-NH2;另一端為親油的非極性基團,簡稱親油基,也稱為疏水基或憎水基,如R-(烷基)、Ar-(芳基)。兩類結構與性能截然相反的分子碎片或基團分處于同一分子的兩端并以化學鍵相連接,形成了一種不對稱的、極性的結構,因而賦予了該類特殊分子既親水、又親油,但又不是整體親水或親油的特性。表面活性劑的這種特有結構通常稱之為“雙親結構”(amphiphilic structure),表面活性劑分子因而也常被稱作“雙親分子”。 [1] 
為了方便,常用符號長方形加一個圓圈表示表面活性劑分子,如右圖所示。其中長方形代表親油基,而圓圈代表親水基。

H·L·B值

表面活性劑要呈現特有的界面活性,必須使疏水基和親水基之間有一定的平衡。親水親油平衡值(Hydrophile-Lipophile Balance),簡稱H·L·B值,表示表面活性劑的親水疏水性能,如石蠟HLB值=0(無親水基)聚乙二醇HLB值=20(完全親水)。對陰離子表面活性劑,可通過乳化標準油來確定HLB值。HLB值可作為選用表面活性劑的參考依據。
HLB值: 15~18 13~15 8~16 7~9 3.5~6 1.5~3
用途增溶劑:洗滌劑 油/水型乳化劑 潤濕劑 水/油乳化劑 消泡劑

親水基

末端:凈洗作用強,潤濕性差;中間:相反。

分子量

當HLB值、親水基、疏水基相同,分子量小,潤濕作用好,去污力差;
分子量大,潤濕作用差,去污力好。

濁點

對非離子表面活性劑來說,親水性取決于醚鍵的多少,醚與水分子的結合是放熱反應。
當溫度上升,水分子逐漸脫離醚鍵,而出現混濁現象,剛剛出現混濁時的溫度稱濁點。此時表面活性劑失去作用。濁點越高,使用的溫度范圍廣。

性質

表面活性劑通過在氣液兩相界面吸附降低水的表面張力,也可以通過吸附在液體界面間來降低油水界面張力。許多表面活性劑也能在本體溶液中聚集成為聚集體。
囊泡和膠束都是此類聚集體。表面活性劑開始形成膠束的濃度叫做臨界膠束濃度或CMC。當膠束在水中形成,膠束的尾形成能夠包裹油滴的核,而它們的(離子/極性)頭能夠形成一個外殼,保持與水接觸。表面活性劑在油中聚集,聚集體指的是反膠束。在反膠束中,頭在核,尾保持與油的充分接觸。表面活性劑通常分為四大類:陰離子,陽離子,非離子和兩性離子(雙電子)。表面活性劑系統的熱動力學很重要,不論是理論上還是實踐上。因為表面活性劑系統代表的是介于有序和無序物質狀態之間的系統。表面活性劑溶液可能含有有序相(膠束)和無序相(自由表面活性劑分子和/或離子)。膠束——表面活性劑分子的親脂尾端聚于膠束內部,避免與極性的水分子接觸;分子的極性親水頭端則露于外部,與極性的水分子發生作用,并對膠束內部的憎水基團產生保護作用。形成膠束的化合物一般為兩親分子,因此一般膠束除可溶于水等極性溶劑以外,還能以反膠束的形式溶于非極性溶劑中。
比如,常用的洗滌劑能夠提高水在土壤中的滲透能力,但是效果僅僅持續數日(許多標準洗衣粉含有一定量的化學品,比如鈉和溴,由于它們會破壞植物,不適于土壤)。商業土壤潤濕劑會持續起效果一段時間,最終還是會被微生物降解。然而,有一些會對水生物的生物循環產生影響,因此必須小心防止這些產品流入地表徑流,過量產品不應該洗消。
吸附性
溶液中的正吸附:增加潤濕性、乳化性、起泡性;
固體表面的吸附:非極性固體表面單層吸附,
極性固體表面可發生多層吸附

原理

通過分子中不同部分分別對于兩相的親和,使兩相均將其看作本相的成分,分子排列在兩相之間,使兩相的表面相當于轉入分子內部。從而降低表面張力。由于兩相都將其看作本相的一個組分,就相當于兩個相與表面活性劑分子都沒有形成界面,就相當于通過這種方式部分的消滅了兩個相的界面,就降低了表面張力和表面自由能。

分類

根據所需要的性質和具體應用場合不同,有時要求表面活性劑具有不同的親水親油結構和相對密度。通過變換親水基或親油基種類、所占份額及在分子結構中的位置,可以達到所需親水親油平衡的目的。經過多年研究和生產,已派生出許多表面活性劑種類,每一種類又包含眾多品種,給識別和挑選某個具體品種帶來困難。因此,必須對成千上萬種表面活性劑作一科學分類,才有利于進一步研究和生產新品種,并為篩選、應用表面活性劑提供便利。
表面活性劑的分類方法很多,根據疏水基結構進行分類,分直鏈、支鏈、芳

香鏈、含氟長鏈等;根據親水基進行分類,分為羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽、PEO衍生物、內酯等;有些研究者根據其分子構成的離子性分成離子型、非離子型等,還有根據其水溶性、化學結構特征、原料來源等各種分類方法。但是眾多分類方法都有其局限性,很難將表面活性劑合適定位,并在概念內涵上不發生重疊。
人們一般都認為按照它的化學結構來分比較合適。即當表面活性劑溶解于水后,根據是否生成離子及其電性,分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。
按極性基團的解離性質分類
1.陰離子表面活性劑:硬脂酸,十二烷基苯磺酸鈉
2.陽離子表面活性劑:季銨化物
3.兩性離子表面活性劑:卵磷脂,氨基酸型,甜菜堿型
4.非離子表面活性劑:烷基葡糖苷(APG),脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(司盤),聚山梨酯(吐溫)

陰離子

1.肥皂類
系高級脂肪酸的鹽,通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烴R一般為11~17個碳
的長鏈,常見有硬脂酸、油酸、月桂酸。根據M代表的物質不同,又可分為堿金屬皂、堿土金屬皂和有機胺皂。它們均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破壞,堿金屬皂還可被鈣、鎂鹽破壞,電解質亦可使之鹽析。
堿金屬皂:O/W
堿土金屬皂:W/O
有機胺皂:三乙醇胺皂
2.硫酸化物RO-SO3-M
主要是硫酸化油和高級脂肪醇硫酸酯類。脂肪烴鏈R在12~18個碳之間。
硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗稱土耳其紅油。
高級脂肪醇硫酸酯類有十二烷基硫酸鈉(SDS、月桂醇硫酸鈉)
乳化性很強,且較穩定,較耐酸和鈣、鎂鹽。在藥劑學上可與一些高分子陽離子藥物產生沉淀,對粘膜有一定刺激性,用作外用軟膏的乳化劑,也用于片劑等固體制劑的潤濕或增溶。
3.磺酸化物R-SO3-M
屬于這類的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它們的水溶性和耐酸耐鈣、鎂鹽性比硫酸化物稍差,但在酸性溶液中不易水解。
常用品種有:二辛基琥珀酸磺酸鈉(阿洛索-OT),十二烷基苯磺酸鈉,甘膽酸鈉

陽離子

該類表面活性劑起作用的部分是陽離子,因此稱為陽性皂。其分子結構主要部分是一個五價氮原子,所以也稱為季銨化合物。其特點是水溶性大,在酸性與堿性溶液中較穩定,具有良好的表面活性作用和殺菌作用。
常用品種有苯扎氯銨(潔爾滅)和苯扎溴銨(新潔爾滅)等。

兩性離子

這類表面活性劑的分子結構中同時具有正、負電荷基團,在不同pH值介質中可表現出陽離子或陰離子表面活性劑的性質。
1.卵磷脂:是制備注射用乳劑及脂質微粒制劑的主要輔料
2.氨基酸型和甜菜堿型
氨基酸型:R-NH+2-CH2CH2COO-
甜菜堿型:R-N+(CH3)2-COO—
在堿性水溶液中呈陰離子表面活性劑的性質,具有很好的起泡、去污作用;在酸性溶液中則呈陽離子表面活性劑的性質,具有很強的殺菌能力。
非離子表面活性劑
1.烷基葡糖苷:
一種新型的非離子表面活性劑,常見的有椰油基葡糖苷、月桂基葡糖苷、鯨蠟硬脂基葡糖苷等。
1.脂肪酸甘油酯:單硬脂酸甘油酯;
HLB為3~4,主要用作W/O型乳劑輔助乳化劑。
2.多元醇
蔗糖酯:HLB(5~13)O/W乳化劑、分散劑
脂肪酸山梨坦(Span) :W/O乳化劑
聚山梨酯(Tween) :O/W乳化劑
3.聚氧乙烯型:Myrij(賣澤類,長鏈脂肪酸酯);Brij (脂肪醇酯)
4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物:Poloxamer
能耐受熱壓滅菌和低溫冰凍,靜脈乳劑的乳化劑

應用

表面活性劑由于具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學作用及相應的實際應用,成為一類靈活多樣、用途廣泛的精細化工產品。表面活性劑除了在日常生活中作為洗滌劑,其他應用幾乎可以覆蓋所有的精細化工領域。
1.增溶
要求:C>CMC ( HLB13~18)
臨界膠束濃度(CMC):表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度。當其濃度高于CMC值時,表面活性劑的排列成球狀、棒狀、束狀、層狀/板狀等結構。
增溶體系為熱力學平衡體系;
CMC越低、締合數越大,增溶量(MAC)就越高;
溫度對增溶的影響:溫度影響膠束的形成,影響增溶質的溶解,影響表面活性劑的溶解度
Krafft點:離子型表面活性劑的溶解度隨溫度增加而急劇增大這一溫度稱為Krafft點, Krafft點越高,其臨界膠束濃度越小
曇點:對于聚氧乙烯型非離子表面活性劑,溫度升高到一定程度時,溶解度急劇下降并析出,溶液出現混濁,這一現象稱為起曇,此溫度稱為曇點。這是因為聚氧乙烯與水之間的氫鍵斷裂,當溫度上升到一定溫度時,聚氧乙烯可發生強烈脫水和收縮,使增溶空間減小,增溶能力下降。 [2]  在聚氧乙烯鏈相同時,碳氫鏈越長,濁點越低;在碳氫鏈相同時,聚氧乙烯鏈越長則濁點越高。
2.乳化作用
親水親油平衡值(HLB):表面活性劑分子中親水和親油基團對油或水的綜合親合力。根據經驗,將表面活性劑的HLB值范圍限定在0-40,非離子型的HLB值在0-20。
混合加和性:HLB=(HLBa Wa+HLBb /Wb) / (Wa+Wb)
理論計算:HLB=∑(親水基團HLB值)+∑(親油基團HLB)-7
HLB:3-8 W /O型乳化劑:Span;二價皂
HLB:8-16 O/W型乳化劑:Tween;一價皂
3.潤濕作用
要求:HLB:7-9。
使用表面活性劑可以控制液、固之間的潤濕程度。農藥行業中在粒劑及供噴粉用的粉劑中,有的也含有一定量的表面活性劑,其目的是為了提高藥劑在受藥表面的附著性和沉積量,提高有效成分在有水分條件下的釋放速度和擴展面積,提高防病、治病效果。
在化妝品行業中,做為乳化劑是乳霜、乳液、潔面、卸妝等護膚產品中不可或缺的成分。
4.助懸作用
在農藥行業,可濕性粉劑、乳油及濃乳劑都需要有一定量的表面活性劑,如可濕性粉劑中原藥多為有機化合物,具有憎水性,只有在表面活性劑存在的條件下,降低水的表面張力,藥粒才有可能被水所潤濕,形成水懸液;
5.起泡和消泡作用
表面活性劑在醫藥行業也有廣泛應用。在藥劑中,一些揮發油脂溶性纖維素、甾體激素等許多難溶性藥物利用表面活性劑的增溶作用可形成透明溶液及增加濃度;藥劑制備過程中,它是不可缺少的乳化劑、潤濕劑、助懸劑、起泡劑和消泡劑等。
6.消毒、殺菌
在醫藥行業中可作為殺菌劑和消毒劑使用,其殺菌和消毒作用歸結于它們與細菌生物膜蛋白質的強烈相互作用使之變性或失去功能,這些消毒劑在水中都有比較大的溶解度,根據使用濃度,可用于手術前皮膚消毒、傷口或粘膜消毒、器械消毒和環境消毒;
7.抗硬水性
甜菜堿表面活性劑對鈣、鎂離子均表現出非常好的穩定性,即自身對鈣、鎂硬離子的耐受能力以及對鈣皂的分散力。在使用過程中防止鈣皂的沉淀,提高使用效果。
8.增粘性及增泡性
表面活性劑有對改變溶液體系的作用,增大粘度變稠或增大體系的泡沫,在一些特除的清洗、開采行業有廣泛的應用。
9.去垢、洗滌作用
去除油脂污垢是一個比較復雜的過程,它與上面提到的潤濕、起泡等作用均有關。
最后要說明的是,表面活性劑起作用,并不單單是因為某一方面的作用,很多情況下是多種因素共同作用。如在造紙工業中可以用作蒸煮劑、廢紙脫墨劑、施膠劑、樹脂障礙控制劑、消泡劑、柔軟劑、抗靜電劑、阻垢劑、軟化劑、除油劑、殺菌滅藻劑、緩蝕劑等。
表面活性劑在許多行業配方中被用作性能添加劑,如個人和家庭護理,以及無數的工業應用中:金屬處理、工業清洗、石油開采、農藥等。

現狀

表面活性劑是從20 世紀50 年代開始隨著石油化工業的飛速發展而興起的一種新型化學品,是精細化工的重要產品,享有“工業味精”的美稱。它幾乎滲透到一切技術經濟部門。當今,表面活性劑產量大,品種逾萬種。隨著世界經濟的發展以及科學技術領域的開拓,表面活性劑的發展更加迅猛,其應用領域從日用化學工業發展到石油、食品、農業、衛生、環境、新型材料等技術部門。但在表面活性劑給人們生活、給工農業生產帶來極大方便的同時,也給環境帶來了污染,因此,研究表面活性劑發展及其趨勢,對表面活性劑工業,乃至我國整體工業經濟有著非常重要作用和意義。 [3] 

發展方向

1.烷基磷羧酸鹽(AEC)工業化制造
表面活性劑應人類要求正向著溫和、易生物降解和多功能性,強調使用安全、生態保護和提高效率的方向發展。例如:烷基醇醚羧酸鹽(AEC)是8O年代以來,發達國家積極研究開發的優質表面活性劑熱點品種,它與烷基多苷和醇醚磷酸單酯同被稱為“表面活性劑90年代的綠色品種”。
(4)生物降解性能優異。
烷基醚羧酸鹽國內的應用市場還遠遠落后于發達國家,隨著環保意識的不斷加強和人民物質文化水平的不斷提高,這類集溫和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性劑,在金屬加工領域內,將發揮更大作用。
2.新一代表面活性劑Gemini
現已經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,結構示意圖見圖1,二聚表面活性劑最早被合成于1971年[4-5],后因其結構上的特點而被形象地命名為Gemini(英文是雙子星之意)表面活性劑。
表面活性劑Gemini(或稱dimeric)提高了表面活性。與當前為提高表面活性而進行的大量嘗試,如添加鹽類、提高溫度或將陰離子表面活性劑與陰離子表面活性劑混合相比較,Gemini表面活性劑是概念上的突破,因而被譽為新一代的表面括性劑。
離子相當緊密的連接,致使其碳氫鏈間更容易產生強相互作用,即加強了碳氫鏈間的疏水結合力,而且離子頭基間的排斥傾向受制于化學鍵力而被大大削弱,這就是Gemlrd表面活性劑和單鏈單頭基表面括性劑相比較,具有高表面括性的根本原因。另一方面。在兩個離子頭基問的化學鍵聯接不破壞其親水性,從而為高表面活性的C~mini表面活性劑的廣泛應用提供了基礎。通過化學鍵聯接方法提高表面活性和以往通常應用的物理方法不同,在概念上是一個突破。
Genfini表面活性劑的優良性質:
離子型Gemini表面活性劑的特征性質:
(1)更易吸附在氣/液表面,從而更有效地降低水溶液表面張力。
(2)更易聚集生成膠團。
(3)Gemini降低水溶液表面張力的傾向遠大于聚集生成膠團的傾向,降低水溶液表面張力的效率是相當突出的。
(4)具有很低的Krat~相轉移點。
(5)對水溶液表面張力的降低能力和降低效率而言,Gemini和普通表面活性劑尤其是和非離子表面活性劑的復配能產生更大的協同效應。
(6)具有良好的鈣皂分散性質。
(7)在很多場合,是優良的潤濕劑。
Gemini表面活性劑正在成為世界膠體和界面科學領域各主要小組的研究方向。
3.AB型嵌段高分子表面活性劑
涂料中顏填料的分散先后使用過聚磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽等無機分散劑,傳統小分子表面活性劑和聚羧酸鹽、聚丙酸酸鹽等高分子化合物。高分子化合物主要利用空間位阻使顏填料顆粒穩定,效果好于小分子表面活性劑的靜電排斥作用。研究表明,在眾多類型的高分子分散劑中,效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表面活性劑。從分子結構上看,AB型嵌段高分子就是超大號的表面活性劑,A嵌段和B嵌段分別類似于表面活性劑的親水頭基和疏水尾鏈。AB嵌段高分子表面活性劑在顏填料表面采取尾型吸附形態,A嵌段是親顏料的錨固基團,B嵌段是親溶劑的溶劑化尾鏈。A嵌段可以是酸、胺、醇、酚等官能團,通過離子鍵、共價鍵、配位鍵、氫鍵及范德華力等相互作用吸附在顆粒表面,由于含有多個吸附點,可以有效地防止分散劑分子脫附,使吸附緊密且持久。B嵌段可以是聚醚、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯等基團,分別適用于極性和非極性溶劑。典型的AB嵌段型高分子表面活性劑結構如圖3所示。穩定顆粒主要依靠B嵌段形成的吸附層產生的空間位阻作用,所以對作為溶劑化尾鏈的B嵌段的長度和均一性有極高的要求,希望可以形成厚度適中且均一的吸附層,如果B段過長,可能會起架橋作用,引起分散體系黏度增加,甚至絮凝沉淀。通常認為位阻層的厚度為20nm時,可以達到最好的穩定效果。
合成分子結構明確和相對分子質量可控的AB型嵌段高分子表面活性劑是涂料分散助劑的發展方向,這需要用到受控聚合技術。但僅有BYK、Ciba、Rhodia等少數幾個公司擁有受控聚合技術。深圳海川公司正在開發的新型分散劑也是AB型嵌段高分子表面活性劑。
4.Bola型表面活性劑
Bola型表面活性劑是由兩個極性頭基用一根或多根疏水鏈連接鍵合起來的化合物,它因形似南美土著人的一種武器Bola(一根繩子的兩端各連接一個球)而得名
分子兩端的疏水基團起締合作用,相當于Bola型表面活性劑的2個端頭基,是增稠的決定因素,通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。親水鏈相當于Bola型表面活性劑的連接鏈,能提供化學穩定性和黏度穩定性,常用的是聚醚,如聚氧乙烯及其衍生物。締合型增稠劑的分子鏈是通過聚氨酯基團來擴展的,所用聚氨酯有IPDI、TDI和HMDI等。這樣的分子結構使締合型增稠劑分子可以像大分子表面活性劑一樣形成膠束,親水端與水分子以氫鍵締合,疏水端與乳液粒子、表面活性劑等的疏水結構吸附締合在一起,在水中形成立體網狀結構,達到增稠的效果。
5.Dendrimer型表面活性劑
Dendrimer就是樹枝狀大分子,它是從一個中心核分子出發,由支化單體逐級擴散伸展開來的結構,或者由中心核、數層支化單元和外圍基團通過化學鍵連接而成的。已經有聚醚、聚酯、聚酰胺、聚芳烴、聚有機硅等類型。樹枝狀大分子的特性是其分子結構規整,分子體積、形狀和末端官能團可在分子水平上設計與控制,因此成為高分子學科的熱門課題。按照需求對其端基進行改性,就得到相應的樹枝狀大分子表面活性劑。樹枝狀大分子也引起涂料界的關注,開發出該種類型的分散劑、交聯劑和專用樹脂等。樹枝狀表面活性劑用作涂料分散劑有兩方面優勢,首先,通過對其端基修飾,可以產生多個顏料親和基團,加強與顏料的相互作用。其次,由于分子結構一致,且形狀近似橢球形,在分散體系中比較容易獲得較低黏度。超支化聚氨酯用聚乙二醇或環氧丙烷共聚物改性,是一種新型的高固體分、溶劑性或水性涂料的顏料分散劑。以商品化的超支化聚酯、聚酯-酰胺、聚乙烯亞胺為骨架,加以改性開發的核-殼型顏料錨固機制的分散劑,其優點是在低黏度下具有顏料分散穩定性。
6.低泡或無泡表面活性劑
低泡或無泡表面活性劑就是在原有的表面活性劑基礎上進行改性,使其原有的發泡基團失去或降低發泡性,也有用異構醇加EO和PO進行嵌段來調節泡沫大小生產而成的。市場有低泡表面活性劑LT-601,無泡表面活性劑8550、8551。
 

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