簡 介：
大多數(shù)建筑涂料都由以下幾種基本的組分組成：乳液或乳膠、顏料和添加劑（見圖1）。每一種材料對(duì)最終涂料的總體性能起著重要作用，所以原材料選擇非常關(guān)鍵，任何材料的不正確選擇對(duì)涂料的性能都有可能產(chǎn)生很大的影響。例如，選擇錯(cuò)誤的漆基可能導(dǎo)致差的耐久性、過長的干燥時(shí)間或?qū)Φ撞母街缓�。同樣地，選擇不合適的潤濕劑或表面活性劑會(huì)導(dǎo)致顏料分散不好，從而使漆膜沒有光澤或外觀不美。對(duì)于建筑涂料，通常用表面活性劑來降低水相的表面或界面的自由能，使顏料能很好的潤濕而進(jìn)行有效的研磨，底材潤濕一致而形成沒有缺陷的涂層。這些用途中好的潤濕性能已經(jīng)得到下列事實(shí)證實(shí)，即在生產(chǎn)和施工過程中出現(xiàn)的低動(dòng)態(tài)表面張力值，表面活性劑能快速遷移進(jìn)入新產(chǎn)生的界面。低動(dòng)態(tài)表面張力能促使各種表面都能很好的被潤濕以及顏料進(jìn)行有效的研磨；這有進(jìn)而導(dǎo)致覆蓋度和附著力的提高、降低研磨次數(shù)、促進(jìn)顏色的形成。
潤濕過程是指從固體表面或固-液界面上的一種流體被另一種液體置換的過程。
表面活性劑：
表面活性劑是一種能被吸附到表面或體系界面的化學(xué)品。表面活性劑有特征的分子結(jié)構(gòu)，含有親水基和疏水基。由于其兩性結(jié)構(gòu)，在低濃度時(shí)，表面活性劑就會(huì)在空氣/水的界面凝聚而降低了表面或界面的張力。
傳統(tǒng)的表面活性劑在極性或離子型的頭上（親水部分）連接了一個(gè)烴類的尾巴（疏水部分）。相反，雙表面活性劑是在同一個(gè)分子中有兩個(gè)疏水端和兩個(gè)親水端。由一個(gè)疏水端和一個(gè)親水端組成的雙表面活性劑的一半連接到隔離物上，然后再連接到分子的其它相同部分上而形成雙表面活性劑結(jié)構(gòu)，如圖2。由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，雙表面活性劑通常比相應(yīng)的傳統(tǒng)表面活性劑具有數(shù)量級(jí)倍數(shù)的更多的活性表面。基于炔類二元醇倍雙表面活性劑（2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇及其乙氧基酯）在建筑涂料中廣泛使用以提高潤濕和泡沫控制作用。
溶劑型涂料向水性體系轉(zhuǎn)變，使助劑生廠商面臨著各種挑戰(zhàn)。溶劑型體系通常的表面張力在25-35 mN/m，的范圍內(nèi)，大部分是由于這些體系中使用的溶劑。另一方面，水性涂料的表面張力值通常為50 mN/m或更高，這主要是因?yàn)樗懈叩谋砻鎻埩χ担瑸?2 mN/m。當(dāng)對(duì)表面能為35-45 mN/m的底材施涂水性體系時(shí)，必須要降低涂料的表面張力。如圖3所示，表面自發(fā)潤濕只有在液體的表面張力低于底材的表面能時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。為了做到這一點(diǎn)，通常在水性涂料中使用表面活性或潤濕劑。
顏料分散：
制備顏料分散體的過程通常定義為三個(gè)獨(dú)立過程的加成。第一個(gè)過程是使干顏料潤濕來置換顏料表面的空氣或其它雜質(zhì)。一旦顏料粒子外部被充分潤濕，就可進(jìn)行研磨，使大的顏料聚集體和凝聚體變成其原始大小的粒子。最后一步是使分散體穩(wěn)定而提高顏色和黏度的穩(wěn)定性以及抗沖擊性和松弛兼容性。
對(duì)于水性涂料，分散過程面臨一些挑戰(zhàn)。例如，水的高表面張力和連續(xù)水相與顏料間的高的界面張力必須降至足夠低以潤濕顏料粒子，見圖4。為降低界面和表面張力，要使用使顏料潤濕的表面活性劑。吸附到顏料表面的這些添加劑降低了界面張力，為形成分散穩(wěn)定的分子，顏料需要進(jìn)一步吸附表面活性劑。當(dāng)表面和界面張力降低后，研磨效率提高。這導(dǎo)致研磨時(shí)間縮短、需要較低的能量就能形成原始大小的粒子、較低的研磨溫度、研磨漿的黏度更低，這樣能增加顏料加入量。
傳統(tǒng)的潤濕劑有烷基酚乙氧基酯（APEs），它們具有優(yōu)異的潤濕顏料外表面的能力。由于對(duì)APEs能破壞內(nèi)分泌系統(tǒng)及對(duì)健康有不利影響，涂料領(lǐng)域替換這些材料的趨勢(shì)不斷增加。由于其親水性，APEs能使泡沫穩(wěn)定并造成最終漆膜的水敏感問題。使用這些表面活性劑也會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)消泡劑的使用來控制泡沫的形成，這又會(huì)造成最終漆膜的缺陷。選擇合適的顏料潤濕用潤濕劑不僅能提供最有效的研磨和顏色的形成，而且也有助于生產(chǎn)和施工過程中防止泡沫的生成。
一旦將顏料聚集體打碎至原始大小的粒子，必須使粒子穩(wěn)定防止再次聚集或絮凝。如圖5所示，通�？赏ㄟ^位阻或靜電穩(wěn)定來獲得這種穩(wěn)定。靜電穩(wěn)定是通過雙電層實(shí)現(xiàn)的，這是由于粒子表面吸附的分子而形成的。位阻穩(wěn)定是通過水相中吸附到粒子表面的分子的親水鏈段的相互作用而實(shí)現(xiàn)的。這些穩(wěn)定的親水鏈段通常來自含有烷基酚乙氧基酯的表面活性劑、中和后的烷基酚磺酸鹽或來自諸如胺中和的聚丙烯酸共聚物這樣的聚合物分子。根據(jù)配方，一種添加劑可同時(shí)用于潤濕和穩(wěn)定過程。顏料類型、施工參數(shù)和成本都是在選擇分散劑組合時(shí)需要考慮的因素。
新表面活性劑的研制：
建筑涂料中適用的助劑不僅用于潤濕顏料和底材，而且也有助于泡沫的控制。對(duì)耐久性、抗粘連性、顏色形成、可洗性或耐擦洗性也有改善，同時(shí)還有助于降低VOCs。研制一種新型的不含有APE的表面活性劑以最高性價(jià)比方式來改善這些性能，同時(shí)將最終配方的VOV含量降至最低。
應(yīng)用測(cè)試：
準(zhǔn)備了三種類型的涂料配方來評(píng)價(jià)這種新型的不含APE的潤濕劑的性能。配方見表1-3。以這種新的表面活性劑（代號(hào)為E2010）為基準(zhǔn)與兩種市售的含APE的表面活性劑[分別命名為含APE的低泡表面活性劑（lfape）和疏水改性的APE（HMAPE）]進(jìn)行比較。按起始配方中推薦的使用量使用所有這些添加劑。這些待測(cè)表面活性劑的物理性能見表4。
性能特點(diǎn)：
在研磨過程中能有效潤濕二氧化鈦顏料，提高配制涂料的凍融穩(wěn)定性和黏度穩(wěn)定性，能很好地控制泡沫的形成，具有較好的耐擦洗性，有改善的流動(dòng)性和流平性，且都不會(huì)給涂料配方增加額外的PVCs。
