水性涂料

乳液

乳化

這些詞語(yǔ)在市場(chǎng)上越來(lái)越重要，今天就用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言將“乳化”原理講講清楚。乳液聚合是單體在攪拌和乳化劑作用下，在水中形成乳液而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。

它有如下特點(diǎn)：

• 聚合速度快，聚合物相對(duì)分子質(zhì)量高，相對(duì)分子質(zhì)量分布較溶液聚合的窄。

• 生成的乳膠黏度低，乳膠的黏度和聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此固含量可以很高，可直接用于涂料。

• 聚合反應(yīng)溫度低，傳熱易于控制。但是因聚合反應(yīng)中加有乳化劑，聚合物不純。

除以水為分散相的乳液聚合外，還有以非水介質(zhì)為分散相的，用途最多的是以水為分散的乳液聚合。

乳化劑或乳化劑體系是乳液聚合本質(zhì)所在

如甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯是不溶于水的單體，加入水中分為兩層，攪拌可以分散成懸浮體系。若加少量乳化劑（即表面活性劑），如十二烷基硫酸鈉，則可得到比懸浮體更細(xì)的乳液。這樣的分散作用叫做乳化作用，乳化劑分子通常由兩部分組成：一部分是親油的長(zhǎng)鏈烷基，另一部分是親水基。

乳化劑中，十二烷基硫酸鈉和十二烷基磺酸鈉是所謂的陰離子表面活性劑，十六烷基三甲基溴化銨等為陽(yáng)離子表面活性劑，壬基酚聚乙二醇醚及多元醇的烷基酯等為非離子表面活性劑。

若以“一”表示乳化劑的親油性基團(tuán)，○表示親水性基團(tuán)，少量乳化劑加入分層的單體和水中時(shí)，就分布于二層之間，如下圖

如果加以攪拌，則單體分散于水中，分散的單體微粒周圍有乳化劑分子包圍，如下圖所示（用一個(gè)粒子放大表示）。

由于乳化劑的包圍使分散了的單體不易碰撞而結(jié)合，因此可以使分散體系穩(wěn)定，單體在水中可以分散得很細(xì)，主要不是由于攪拌，而是因?yàn)楸砻婊钚詣┙档土怂谋砻鎻埩?，因而增加了?duì)單體的分散能力。

表面張力低的液體總是傾向于覆蓋表面張力大的液體（或固體），這是一個(gè)規(guī)律。當(dāng)水的表面張力降至低于單體時(shí)，水就可包圍單體形成水包油的乳液。

在不加乳化劑時(shí)，表面張力大小有如下順序：

汞>水>醇>苯>汽油

因此當(dāng)苯水混合時(shí)，水成為小珠，但加少量表面活性劑(0.01%)以后，水表面張力可降低一半，因此苯可成小珠分散于水中。不僅如此，乳化劑溶于水中超過一定的濃度自身就成為膠束，膠束是由50~100個(gè)乳化劑分子組成的集體，直徑在5nm左右。它們可能是棒狀，也可能是球狀，如下圖。

乳化劑的乳化能力往往用這個(gè)乳化劑能夠形成膠束的最低濃度來(lái)表示，此最低濃度也叫臨界膠束濃度（簡(jiǎn)稱CMC)。CMC愈小，表示越易成膠束，即乳化能力愈強(qiáng)。形成膠束后，單體就可溶于膠束中，結(jié)果使單體在水中的溶解度增加，這叫做增溶作用。

一般說來(lái)，陰離子表面活性劑的CMC較低，而非離子表面活性劑的CMC較高。少量的電解質(zhì)常可降低CMC，這是提高乳化能力的一個(gè)方法。