表面活性剂及其在涂料中的应用

表面活性剂是由至少两种以上极性或亲媒性显著不同的官能团所构成的化合物。

例如肥皂分子（硬脂酸盐），它是由非极性（亲油或疏水性）原子团的长链烃基和极性相当高的亲水性原子团羧基所组成，这种构造赋予它两种基本性质：

• 虽然具有双重亲媒结构，但溶解度较低。在通常浓度下大部分以胶束（缔合体)形式存在于溶剂中。

• 在溶液与它相接的界面上，基于官能团作用而产生定向吸附，使界面（或表面)的状态或性质发生显著变化，可大大降低表面张力或界面张力。

涂料中大量地使用表面活性剂，就是上述的两种特性的原因。

例如，应用于乳液聚合中的乳化剂，颜料分散中的润湿剂、稳定剂以及流平剂等。

表面活性剂的化学类型

根据表面活性剂的极性基和非极性基的性质，可分为四大类：

1、阴离子表面活性剂

阴离子表面活性剂的极性基团为阴离子，它们一般是水溶性的，水溶液呈碱性，主要有长链羧酸基，如肥皂，高级醇硫酸盐（如十二烷基硫酸钠），烷基苯磺酸盐（如十二烷基苯磺酸钠）等，主要用于水介质。

2、阳离子表面活性剂

极性基团为阳离子，主要有脂肪胺与羧酸形成的铵盐、四级铵盐等。

阳离子表面活性剂很贵，它和表面具有负电荷的金属氧化物、玻璃和纸等有很强的作用力，从而容易置换出表面上已吸附的水汽。它和颜料作用时，其极性基与颜料表面作用，非极性基朝向介质，使颜料表面成为亲油的，因而易于使颜料润湿，切记：

阳离子和阴离子表面活性剂不能混用

3、非离子表面活性剂

它在水中无离解，其极性部分一般为羟基或醚基，它们水合的情况比离子化的极性基团低，但由于这种非离子基的数目很多，因而也可取得同等的水合量，主要有酯型，醚型，胺型和酰胺型等，如

聚氧化乙烯烷基酯醚

多元醇烷基酯（甘油单酯）

聚氧化乙烯烷醚

聚氧化乙烯芳基醚

非离子表面活性剂在水中溶解度随聚氧乙烯链的增长而增加，可分为三类：

• 油溶性或微溶于水

• 在水中可自分散

• 溶于水中

水溶性非离子表面活性剂可代替大部分离子型表面活性剂的应用，它具有泡沫小的特点。

低氧乙烯基含量的非离子表面活性剂可用于有机介质中颜料的润湿。

在水介质中非离子表面活性剂经常和负离子表面活性剂合用，有非常好的协同效应。

4、两性表面活性剂

同时含有碱性基团和酸性基团的表面活性剂，在酸性介质中可以形成阳离子，在碱性介质中可离解成阴离子。豆油精制时的副产物卵磷脂（lecithin）是一种便宜的两性表面活性剂。

表面活性剂的HLB值

HLB值是用来衡量亲水和亲油部分对表面活性剂性质所做贡献的物理量，每一种表面活性剂都有一特定的HLB值，一般在1~40之间。HLB值越高，亲水性越高，HLB值越小，亲油性越高。

为确定HLB值，需首先确定亲水基团和亲油基团，然后查得基团常数并计算出数值。

HLB值不同，性质不同，用途也不同，总结于下表