表面活性劑概述：
1.概念：
表面活性劑(surfactant)是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。

兩親性質(zhì)：

所謂兩親分子，以脂肪酸為例，親水的-COOH基使脂肪酸分子有進(jìn)入水中的趨勢(shì)，而憎水的碳?xì)滏渼t竭力阻止其在水中溶解。這種分子就有很大的趨勢(shì)存在于兩相界面上，不同基團(tuán)各選擇所親的相而定向，因此稱為兩親分子。進(jìn)入或“逃出”水面趨勢(shì)的大小，決定于分子中極性基與非極性基的強(qiáng)弱對(duì)比。對(duì)于表面活性物質(zhì)來說，非極性成分大，則表面活性也大。由于憎水部分企圖離開水而移向表面，所以增加單位表面所需的較之純水當(dāng)然要小些，因此溶液的表面張力明顯降低。

界面張力指的是不相溶的兩項(xiàng)間的張力

乳狀液
乳狀液

emulsions

一種液體以液珠形式分散在另一種與它不互溶的液體中形成的分散體系。液珠稱分散相(也稱內(nèi)相或不連續(xù)相)，另一種連成一片的液體稱分散介質(zhì)(也稱外相或連續(xù)相)。液珠半徑一般為 10-7～10-5 米 ，所以乳狀液屬于粗分散系統(tǒng)。乳狀液一般由水和與水不互溶的有機(jī)液體 ( 統(tǒng)稱為油 )所組成。根據(jù)分散相和連續(xù)相的不同，將乳狀液分為水包油和油包水兩種類型。前者油是分散相而水是連續(xù)相，表示為油／水（或O／W）；后者水是分散相而油是連續(xù)相，表示為水／油(或W／O)。例如牛奶和石油原油就分別是油／水型和水／油型乳狀液。

乳狀液是多相分散系統(tǒng)，具有很大的液 - 液界面，因而有高的界面能，是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，其中的液珠有自發(fā)合并的傾向。如果液珠相互合并的速率很慢，則認(rèn)為乳狀液具有一定的相對(duì)穩(wěn)定性。另外，由于分散相和連續(xù)相的密度一般不等，因而在重力作用下液珠將上浮或下沉，結(jié)果使乳狀液分層。為了制備較穩(wěn)定的乳狀液，除了兩種不互溶液體外還必須加入乳化劑。常用的乳化劑是表面活性劑、高分子物質(zhì)或固體粉末，其主要作用是通過在油 - 水界面上吸附，從而降低界面能同時(shí)在液珠表面形成一層具有一定強(qiáng)度的保護(hù)膜。

增稠劑是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液的增稠作用的

由于締合型增稠劑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使其對(duì)乳液的增稠效率和黏度的假塑性差別較大，根據(jù)其特征可分為假塑型和牛頓型。假塑型增稠劑疏水基強(qiáng)烈吸附在乳液粒子表面，顯著提高低剪切和中剪切黏度，此類增稠劑在提高黏度的同時(shí)，具有較高的中、低剪切增稠效率，以增稠作用為主；另一類具有較低的中、低剪切增稠效率 ( 牛頓型 ) ，在有效提高黏度的情況下，不會(huì)提高低剪切、中剪切黏度，常作為流平劑。
乳液種類對(duì)增稠作用的影響
締合增稠劑疏水基團(tuán)的種類與數(shù)目決定增稠效率。疏水基團(tuán)與乳膠漆中的親油粒子，如乳膠粒子或顏料粒子進(jìn)行締合吸附，增稠作用強(qiáng)弱與乳膠粒子的組成、粒子大小、乳化劑種類有關(guān)。乳膠粒子表面親水、親油情況是不同的，由聚合物組成和乳化劑種類所決定。通常締合增稠劑對(duì)苯丙、純丙乳液粒子的吸附作用比醋丙強(qiáng)烈，中低剪切黏度高。乳膠粒子小，比表面積大，締合增稠劑吸附作用大，對(duì)乳液增稠效率高，黏度增加迅速。
表面活性劑對(duì)增稠作用的影響
締合增稠劑控制乳膠漆的流變行為的卓越能力主要來自于它們能起到類似“聚合型表面活性劑”的作用。一方面，它們能以表面活性劑相同的方式與涂料中其他組分相互作用；另外，締合增稠劑中的疏水基團(tuán)相互締合的方式也與表面活性劑的疏水性基團(tuán)形成膠束的方式類似。締合增稠劑與表面活性劑不僅具有類似的行為方式，而且還與相同的組分發(fā)生相互作用。兩者都是通過吸附到涂料組分的顆粒表面而起作用，因此某些情況下，締合增稠劑與表面活性劑會(huì)相互影響從而產(chǎn)生不同的涂料性能。表面活性劑與締合增稠劑會(huì)相互影響從而引起涂料性能的變化已引起廣泛重視。例如，配方中表面活性劑用量過多會(huì)導(dǎo)致締合增稠劑從乳膠顆粒表面置換出來進(jìn)入連續(xù)相，從而抑制了締合增稠劑產(chǎn)生締合作用的能力。發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)，締合增稠劑會(huì)類似于傳統(tǒng)的羥乙基纖維素 (HEC) 增稠劑導(dǎo)致涂料流平性、光澤以及遮蓋性能的下降。 Seng 等研究了在 pH 為 9 左右， HASE 的濃度為 0 ． 5 ％ ( 質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) ，在陽離子、陰離子和非離子表面活 性劑存在下， HASE 的流變行為。研究結(jié)果表明：表面 活性劑的濃度低于臨界濃度 C ( 與表面活性劑的 CMC 相當(dāng) ) ，表面活性劑的存在通過混合聚合物疏水基團(tuán)／表面活性劑膠束的形成來加強(qiáng)締合物理網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。表面活性劑的濃度高于 C 時(shí)，陰離子或陽離子表面活性劑的存在能夠破壞和削弱所形成的締合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此外，陽離子表面活性劑分子中的陽離子屏蔽了聚合物主鏈上的羧基陰離子，因此，降低了聚合物鏈間的靜電排斥。非離子表面活性劑存在時(shí)，由于形成了雙分子層膜對(duì)締合物理網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)起著進(jìn)一步的加強(qiáng)作用。 Svanholm 等采用對(duì)締合增稠劑的流變性和表面張力進(jìn)行測(cè)量的方法，對(duì)溶液中的締合增稠劑與陰離子表面活性劑的相互作用進(jìn)行研究。 HEUR 和 HMHEC 增稠劑都和表面潘性劑發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。當(dāng)加人適量的表面活性劑時(shí)，締合增稠劑所形成的物理網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)都得到加強(qiáng)，但表面活性劑的濃度高時(shí)，物理網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞。而高濃度的表面活性劑對(duì) HMHEC 增 稠劑所形成物理網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的破壞比 HEUR 增稠劑更為 明顯。通過對(duì)損耗濃度等勢(shì)線的測(cè)量、動(dòng)電測(cè)量、橢率測(cè)量法等來研究增稠劑對(duì)乳液的吸附。與 HMHEC~ 稠劑相比， HEUR 增稠劑對(duì)乳液的吸附比表面活性劑更強(qiáng)。 Kaczmarski 等 研究了在含有十二烷基硫酸鈉 (SDS) 和壬基酚聚氧乙烯醚 (OP — 10) 的水溶液中一 系列締合增稠劑 (HASE 、 HMHEC 、 HEUR) 的流變行為。 在臨界濃度時(shí)，在 HASE 或 HMHEC 溶液中加人 SDS 會(huì)增加它們的黏度；而加人非離子表面活性劑 OP — 10 時(shí)，對(duì)溶液黏度影響很小。當(dāng)溶液中都含有這兩種表面活性劑時(shí)，表面活性劑對(duì) HEUR 的影響與其對(duì) HASE 和 HMHEC 影響不同。對(duì)于帶有較大有效的終 端疏水物 HEUR ，非離子表面活性劑溶液中的 HEUR 黏度比陰離子表面活性劑中 HEUR 的黏度更大。
分散劑對(duì)增稠作用的影響
分散劑實(shí)際上是一種特殊類型的表面活性劑，它 們能與涂料中其他組分包括締合增稠劑相互作用。在涂料中分散劑具有基本相同的作用機(jī)理，它們能吸附到顏填料顆粒的表面，通過電荷排斥、空間位阻或兩者共同作用來防止顏填料顆粒聚結(jié)。大多數(shù)涂料分散劑多為低相對(duì)分子質(zhì)量 (1 000 ～ 50 000) 、含有羧基的聚合物的銨或堿金屬鹽。 HEUR 類增稠劑其聚氧乙烯主鏈具有親水性，正常情況下能與水形成氫 鍵。然而在離子濃度較大的環(huán)境下，水則更易與離子 結(jié)合，因此引起主鏈脫水使增稠劑不能溶解。增稠劑不能很好地發(fā)揮作用，在微觀尺度上發(fā)生相分離，產(chǎn)生絮凝導(dǎo)致流動(dòng)性及光澤下降。任何離子含量高的原料都會(huì)導(dǎo)致 HEUR 類增稠劑溶解性的下降。多元酸均聚物分散劑由于其羧基含量高而成為這些離子的主要來源，但這些離子也可以來自于離子型表面活性劑、顏料漿、輔助分散劑 ( 如三聚磷酸鈉 ) 以及纖維素增稠劑溶液漿。這些組分含量的略微變化都會(huì)對(duì)涂料性能產(chǎn)生較大的影響。 HASE 類增稠劑可將多元酸共聚物分散劑從顏填料表面置換出來，從而引起橋式絮凝；另一方面 HEUR 類產(chǎn)品在多元酸均聚物分散劑存在時(shí)會(huì)發(fā)生鹽析。為了盡可能避免問題的出現(xiàn)，可將多元酸均聚物分散劑與 HASE 類增稠劑配合，而多元酸共聚物分散劑宜與 HEUR 類增稠劑配合使用。與 HASE 類增稠劑配合使用時(shí)，高酸含量的多元酸均聚物分散劑十分有利，然而與 HEUR 增稠劑配合使用時(shí)，可用酸含量較低的多元酸共聚物分散劑 。

標(biāo)簽：增稠劑溶液作用