表面改性剂
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聚醚改性有机硅表面活性剂的合成与应用聚醚改性有机硅表面活性剂的合成与应用一、引言聚醚改性有机硅表面活性剂,即以聚醚作为改性剂对有机硅表面活性剂进行改性。
其在合成方法和应用领域上具有独特的优势。
本文将从合成方法和应用两个方面进行探讨。
二、合成方法聚醚改性有机硅表面活性剂的合成方法有多种途径,下面将分别介绍两种常用的方法。
1. 高分子加成法该方法主要通过将聚醚分子与有机硅表面活性剂结构上的官能团发生加成反应。
一般情况下,选择具有亲核基团的聚醚与有机硅表面活性剂反应,并通过适当的反应条件控制,可获得聚醚改性有机硅表面活性剂。
该方法适用于终端官能团较多的有机硅表面活性剂。
2. 柔性链接法该方法是将聚醚与有机硅表面活性剂通过柔性链进行连接。
首先,在有机硅表面活性剂的基团上引入反应活性官能团,随后与带有亲核基团的聚醚分子发生反应,通过柔性链的形成,将聚醚与有机硅表面活性剂连接在一起。
该方法适用于终端官能团较少的有机硅表面活性剂。
三、应用领域聚醚改性有机硅表面活性剂具有广泛的应用领域,主要体现在以下几个方面:1. 乳化稳定剂聚醚改性有机硅表面活性剂在乳化过程中能够快速降低表面张力,使液体形成颗粒更小且均匀的乳状液体。
在乳化液体中,聚醚改性有机硅表面活性剂能够形成稳定的乳状结构,提高产品的稳定性和乳化效果。
2. 表面润湿剂聚醚改性有机硅表面活性剂具有优异的表面润湿性能,能够迅速降低液体在固体表面的表面张力,使液体均匀地铺展在固体表面上。
该特性使聚醚改性有机硅表面活性剂广泛应用于涂料、油墨、陶瓷等行业中,改善液体的润湿性和附着性能。
3. 分散剂聚醚改性有机硅表面活性剂能够有效分散具有高分散性的颜料、纤维等颗粒物,防止颗粒聚集、沉降,提高分散体系的稳定性。
因此,在颜料、油墨、色浆等行业中被广泛应用作为分散剂,提高产品的质量。
4. 抗泡剂聚醚改性有机硅表面活性剂具有优异的抗泡性能,能够迅速降低液体中的表面活性剂浓度,从而降低液体的表面张力,抑制气泡的产生和扩散。
改性氧化锌为白色细微无定形粉末。
粉体流动性好,能够漂浮于冷水中,在热水或有机溶剂中沉底。
温度高于200℃时表面发生碳化。
1.表面改性的氧化锌,其特征在于它们具有以下的物理化学特性数据:
BET表面积:18土5 m2/g
C含量0.5至1.0重量%。
2. 表面改性的氧化锌的方法,其特征在于在任选用水喷淋所述氧化锌后,在室温下用表面改性剂喷淋该氧化锌,然后在50至400°C的温度下热处理该混合物1至6小时。
3.表面改性的氧化锌的方法,其特征在于在任选用水喷淋所述氧化锌后,用蒸气形式的表面改性剂处理该氧化锌,然后在50至800°C的温度下热处理该混合物0.5至6小时。
4.表面改性的氧化锌用于制备化妆品、特别是制备防晒剂组合物的用途。
5.贮存于阴凉、通风、干燥的库房中。
不可与酸碱类物品、有机溶剂类共贮混运。
注意防潮,运输过程中要防雨淋、受潮、防日晒、受热。
失火时可用沙土
和灭火器扑救。
根据不同应用领域的要求,选择适当的表面改性剂或表面改性工艺,对纳米氧化锌进行表面改性,改善其表面性能,增加纳米颗粒与基体之间的相容性,从而应用于各种领域,提高产品的性能技术指标。
河南省磐鸿纳米科技有限公司经营范围为高品位氧化锌生产(锌焙砂),纳米氧化锌、碳酸锌生产销售,金属材料销售。
生产规模为月产1000吨锌焙砂,600吨纳米氧化锌及碳酸锌。
纳米材料在纸张制造中的应用指南随着科技的不断发展,纳米材料已经成为许多领域的研究热点,其独特的性质赋予了它在各个领域的广泛应用。
纳米材料的应用范围之一是纸张制造领域。
引入纳米材料可以改善纸张的性能,提高生产效率,降低生产成本。
本文将详细介绍纳米材料在纸张制造中的应用指南。
一、纳米材料在纸张制造中的应用概述纳米材料在纸张制造中的应用可以大致分为以下几个方面:纸张填料、纸张增韧剂、纸张表面改性剂以及纸张功能增强剂。
1. 纸张填料:纳米材料可以被用作纸张的填料,以提高纸张的强度和保证纸张的柔韧性。
其中常用的纳米填料包括纳米纤维素、纳米氧化硅、纳米陶瓷等。
这些纳米填料具有高比表面积和较强的机械强度,能够增加纸张的紧密度和强度。
2. 纸张增韧剂:纳米材料还可以被用作纸张的增韧剂,以提高纸张的抗拉强度和延展性。
纳米抗菌剂、纳米黏合剂等都可以增加纸张的密实度,改善抗折性能。
3. 纸张表面改性剂:纳米材料可以被用作纸张的表面改性剂,以增强纸张的平整度和光泽度。
纳米粒子可以填充纸张表面微小的凹坑,改善纸张的表面平整性。
4. 纸张功能增强剂:纳米材料还可以被用作纸张的功能增强剂,以改善纸张的特殊性能。
例如,纳米荧光染料可以赋予纸张特殊的荧光效果;纳米阻隔材料可以提高纸张的防水性能。
二、纳米填料在纸张制造中的应用纳米填料是纸张制造中最常见的纳米材料应用之一。
纳米填料可以用来填补纸张中的纤维间隙,增加纸张的紧密度和强度,提高纸张的抗拉强度和耐磨性。
常用的纳米填料包括纳米纤维素、纳米氧化硅和纳米陶瓷等。
纳米纤维素具有纤维素的天然特性,可提供较高的增强性和填充性能。
纳米氧化硅和纳米陶瓷具有较高的化学稳定性和抗磨损性能,能够有效提高纸张的耐磨性。
在添加纳米填料时,应注意控制添加量,以避免填料过多导致纸张的厚度增加过快,影响纸张的柔韧性和透明度。
三、纳米增韧剂在纸张制造中的应用纳米增韧剂在纸张制造中被广泛应用于提高纸张的抗拉强度和延展性。
聚丙烯酸及其衍生物在纳米材料合成中的应用纳米材料合成是当今材料科学中一个重要的研究领域,它涉及到许多领域,如纳米电子器件、生物医学、能源等。
聚丙烯酸及其衍生物作为一种重要的有机聚合物,在纳米材料合成中具有广泛的应用。
本文将针对聚丙烯酸及其衍生物在纳米材料合成中的应用进行探讨。
聚丙烯酸(PAA)及其衍生物是一类具有丰富功能的有机聚合物,其在纳米材料合成中的应用主要体现在两个方面:作为模板剂和表面改性剂。
首先,聚丙烯酸及其衍生物作为模板剂在纳米材料合成中发挥着重要的作用。
由于其特殊的结构和化学性质,PAA可以在溶液中形成稳定的胶束或反胶束结构,其中包裹着亲水或疏水的物质。
这种模板剂的形成对于合成纳米材料起着模板作用,可以控制其形貌、尺寸和组成。
通过调节PAA的浓度、分子量和溶剂条件等参数,可以实现对纳米材料的形貌和尺寸的精确控制。
例如,将PAA作为模板剂合成纳米颗粒,通过控制PAA的浓度和反应时间,可以获得不同形状和尺寸的纳米颗粒,如球形、纳米棒和纳米片等。
其次,PAA作为一种优秀的表面改性剂,可以在纳米材料表面形成均匀的覆盖层,并提供良好的分散性和相容性。
PAA的羧基官能团可以与纳米材料的表面结合形成化学键,从而实现纳米材料与基体材料之间的界面改性。
此外,由于PAA分子链的柔性和活性,它可以在纳米材料表面形成可调控的结构,并与材料形成相互作用。
例如,将PAA修饰的纳米材料应用于生物医学领域,可以通过调控聚合物链的长度和密度,实现材料与生物分子之间的特异性相互作用,从而改善材料的生物相容性和生物活性。
在纳米材料合成中,聚丙烯酸及其衍生物还可通过与其他聚合物的复合形成复合纳米材料,以进一步改善纳米材料的性能和应用。
例如,将PAA与聚酰胺、纳米颗粒等材料复合,可以改善复合材料的力学性能、热稳定性和界面相容性,从而拓展其在电子器件、能源储存等领域的应用。
此外,聚丙烯酸及其衍生物在纳米材料合成中还有其他的应用,如在纳米药物传递系统中的应用。
煅烧高岭土怎么改性应用效果如何有哪些注意事项煅烧高岭土的表面改性是一种特别紧要的深加工手段,也是扩大煅烧高岭土应用领域和提高有机高分子制品质量的一条非常有效的途径。
对煅烧高岭土进行表面改性,是要更改高岭土粉体颗粒界面的性质,改善煅烧高岭土与有机高分子材料的亲合性,提高在有机高分子材料中的分散性,加强制品的多种性能,起到功能性的作用,加添煅烧高岭土的填加量,提高产品档次,降低高分子制品的成本。
1、煅烧高岭土如何选择表面改性剂?煅烧高岭土的表面改性是依据应用的需要,将其表面原有的物理化学性质进行更改。
即是利用表面化学的方法,将有机物分子的官能团在煅烧高岭土颗粒表面产生吸附作用或化学反应,对颗粒表面进行包覆,使煅烧高岭土的表面有机化,便于与有机高分子材料的结合。
煅烧高岭土表面改性重要使用硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸脂偶联剂等。
(1)硅烷偶联剂硅烷偶联剂具有品种多、结构多而杂、用量少而效果显著、用途广泛的特点。
硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同性质基团的有机硅化合物,可以用以下通式表示:YSiX3,其式中X3是水解基团,一般是烷氧基,这类基团水解后生成Si—OH,可与煅烧高岭土颗粒表面产生化学反应,形成氢键,并缩合成共价键。
由于氢键和共价键是远比范德华力强的界面作用力,而且硅烷偶联剂与煅烧高岭土粉体间的界面总键能要远远高出单纯的物理吸附。
因此呈现出对煅烧高岭土粉体界面有很强的附着力。
在此期间硅烷偶联剂各分子间的Si—OH相互缩合,齐聚形成网状结构的膜,覆盖在高岭土粉体颗粒的表面,并外露有Y反应活性的官能团。
这些反应活性官能团可与有机高分子材料等发生键合作用,使煅烧高岭土与有机高分子基料之间产生强有力的交联,形成坚固的化学键。
当前,已商品化的硅烷偶联剂已有近百种,在无机粉体颗粒的表面改性中常用的是乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、羧基硅烷、甲基硅烷等。
硅烷偶联剂是合成的,一般是硅原子上有可水解基团的合成和硅原子上有官能团的合成。
石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2010年lo月第32卷第5期 Journal of Oil and Gas Technology(J.JPI) Oct.2010 Vo1.32 No.5
表面改性剂RBE转化膜的防蜡缓蚀性能研究 廉军豹 (中国地质大学(武汉)材料科学与化学工程学院,湖北武汉430074) 刘利清 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023) 窦红梅,魏亚民 (青海油田分公司钻采工艺研究院,甘肃敦煌736200) 傅绍斌( 学院’湖北武汉 。。。 )
兰 习民 (青海油田分公司采油三厂,甘肃敦煌736200) [摘要]观察了带锈A3钢片及新A3钢片表面RBE转化膜的亲水憎油性、稳定性及缓蚀性能。结果表明, 形成的RBE转化膜具有较强的亲水憎油性,在试验温度下对于含蜡原油的防蜡率为84.8 ;在一定介质 条件下,这种亲水憎油性可维持90d以上,RBE转化膜的缓蚀率可达76.1 ,腐蚀速率仅0.016 mm/a。 [关键词]转化膜;稳定性;防蜡/缓蚀剂 [中图分类号]TE358.2 [文献标识码]A [文章编号]1000—9752(2010)o5—0340—03
原油在油井及管道输送过程中常常遇到结蜡和腐蚀的问题。在多种解决方法中,加防蜡剂及缓蚀剂 是目前使用比较广泛的方法 ]。防蜡剂多与蜡的分子结构有关,因而普适性差。据此人们曾提出将输 油管线表面变为亲水憎油性而起到防蜡作用,与原油蜡晶型没有关系,对防蜡具有普适性。有人曾用强 活性剂SO。对钢表面进行改性,使之变为亲水憎油性,取得了较好的防蜡效果 J。笔者则采用自制的 一种表面改性剂RBE对钢管表面进行转化膜处理。该表面改性剂是一种多元醇磷酸酯,具有很强的亲 水憎油性,同时与钢管壁具有很强的亲和力,有可能成为一种具有防蜡缓蚀双重功能的经济高效的油田 化学剂。
1 RBE转化膜防蜡性能 利用青海油田某区块N "-- ̄N2"油藏原油(原油物性见表1)进行RBE转化膜防蜡性能试验。 试验方法是:将两支洗净干燥并已称重的油管用钢质管的其中1支用一定浓度的RBE处理0.5h, 另外1支放在采出水中0.5h,然后按《SY/T6300—1997采油用清防蜡剂通用技术条件》规定的方法在 原油温度50。C和结蜡管温度35℃的温差条件下对比2支结蜡管对于自配不同含水原油的结蜡量,并计 算防蜡率。试验结果表明,结蜡管的RBE转化膜处理具有很好的防蜡效果,在试验温度条件下,对含 蜡原油的防蜡率高达84.8%,对于体积比含水率低于40 的含水原油防蜡率高于80 ;对于体积比含 水率为60 的含水原油,其防蜡率也高达73.3 。
改性剂的原理和应用有哪些前言改性剂是一种用于改变物质性质的化学物质,通过改变物质的结构和特性,使其具有更好的性能和应用价值。
本文将介绍改性剂的原理和常见的应用领域。
改性剂的原理改性剂可以通过多种途径改变物质的性质,常见的原理包括:1.增强材料的力学性能:改性剂可以通过增加材料的强度、韧性、耐磨性等特性,提高材料的力学性能。
2.改善材料的化学稳定性:一些改性剂可以增加材料的耐候性、耐高温性、耐化学腐蚀性等特性,提高材料的化学稳定性。
3.改变材料的表面性质:通过改性剂的作用,可以使材料具有特殊的表面性质,如防水、防油、防尘等。
4.调节材料的电学性能:某些改性剂可以改变材料的导电性、绝缘性等电学性能,满足特定的应用需求。
改性剂的应用领域改性剂具有广泛的应用领域,下面列举了几个常见的应用领域:1. 塑料工业•增强剂:改性剂可以增加塑料的强度、韧性、耐热性等特性,用于制备高强度、高耐用的塑料制品。
•稳定剂:改性剂可增加塑料的耐候性、耐化学腐蚀性,提高塑料制品的使用寿命。
•润滑剂:某些改性剂可以减少塑料在加工过程中的摩擦阻力,提高生产效率。
2. 橡胶工业•增强剂:改性剂能够增加橡胶的强度、韧性、耐磨性等特性,用于制作高性能橡胶制品,如轮胎、密封件等。
•防老剂:改性剂可以提高橡胶的耐氧化性,延长橡胶制品的使用寿命。
•局部加强剂:通过添加改性剂,可以在橡胶中形成局部加强区域,提高橡胶制品的耐疲劳性。
3. 油漆和涂料工业•分散剂:改性剂可以增强油漆和涂料中颜料的分散性,提高涂层的均匀性和颜色稳定性。
•干燥剂:某些改性剂可加速油漆和涂料的干燥速度,提高生产效率。
•附着剂:改性剂可以增加油漆和涂料的附着力,使涂层更加耐久。
4. 建筑材料工业•合成树脂:改性剂可以用于合成各种树脂,如环氧树脂、聚酯树脂等,用于制备建筑材料和粘合剂。
•防水剂:改性剂可以使建筑材料具有防水性能,提高建筑物的耐水性。
•性能改良剂:某些改性剂可以改变建筑材料的力学性能、耐候性等特性,提高建筑材料的质量和使用寿命。
表面改性剂1、偶联剂 (2)2、表面活性剂 (6)3、有机硅 (7)4、不饱和有机酸及有机低聚物 (8)5超分散剂 (9)6水溶性高分子 (9)7无机表面改性剂 (9)1、偶联剂偶联剂是具有两性结构的化学物质,按其化学结构和成分可分为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类、锆铝酸盐及有机络合物等几种。
其分子中的一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应,形成强有力的化学键合,另一部分基团可与有机高聚物基料发生化学反应或物理缠绕,从而将两种性质差异很大的材料牢固的结合起来,使无机粉体和有机高聚物分子之间建立起具有特殊功能的“分子桥”。
1.1 钛酸酯偶联剂结构式其中:1≤m≤4,m+n≤6;R1为短碳链烷烃基;R2为长碳链烷烃基;X为C、N、P、S等元素;Y为羟基、氨基、双键等基团。
功能区1--(R1O)m为与无机填料,颜料起偶联作用的基团,根据此基团的不同,钛酸酯偶联剂分为三种类型:单烷氧基型、螯合型、配位型。
其中单烷氧基型适用于干燥的仅含键合水的低含水量的无机颜料或填料;螯合型适用于高含水量的无机颜料或填料。
钛酸酯偶联剂的用量是要使钛酸酯偶联剂分子中的全部异丙氧基与无机粉体表面所提供的羟基或质子发生反应,过量是没有必要的。
钛酸酯偶联剂的用量大致为填料或颜料用量的0.1-3%。
被处理的填料或颜料的粒度越细,比表面积越大,钛酸酯偶联剂的用量就越大。
1、单烷氧基型钛酸酯的使用方法单烷氧基型钛酸酯偶联剂,除含有三乙醇胺基(即属单烷氧基型,又属螯合型)、焦磷酸酯基两类外,大多数耐水性差,只能在溶剂中溶解和包覆粉体物料。
操作方法:先将单烷氧基型钛酸酯偶联剂溶解在少量异丙醇、甲苯、二甲苯等烃类溶液中,然后和粉体物料在温室下搅拌均匀,适当升温,在900C搅拌混合一定时间,确保钛酸酯偶联剂与粉体表面的偶联作用。
如果没有条件加温,偶联剂作用在室温下也能进行,只是比较缓慢,最好在室温下搅拌2h然后放置过夜后使用。
一般讲,溶剂用量大,对粉体的包覆效果较好,但溶剂最终必须除去。
溶剂用量少到和钛酸酯用量1:1时,也有极明显的分散效果。
2、螯合型钛酸酯的使用方法螯合型钛酸酯偶联剂耐水性好,它可以溶解在有机溶剂中包覆粉体物料,也可以在水相中包覆粉体物料。
但是螯合型钛酸酯大多不溶于水,可以采用高速分散、加入表面活性剂、季铵盐化后使其分散于水中。
螯合型钛酸酯的耐水性较好,适合高含水量的无机粉体的表面处理。
3、配位型钛酸酯的使用方法配位型钛酸酯偶联剂耐水性好,既可溶于有机溶剂后再包覆粉体物料,也可以在水相中包覆粉体物料。
配位型钛酸酯大多数不溶解于水,通常要使用表面活性剂、水性助溶剂使之溶解于水,或高速搅拌使其乳化分散在水中。
钛酸酯偶联剂使用过程中应特别注意的几个问题:1、严格控制温度,防止钛酸酯偶联剂分解;2、尽量避免与具有表面活性剂的助剂并用,因为它们会干扰钛酸酯偶联剂在界面上的偶联反应。
如果必须使用这些助剂时,应在无机粉体、偶联剂和聚合物基料充分混合后再加入这些助剂;3、多数钛酸酯能不同程度地与酯类发生酯交换反应,因此,加药顺序硬注意避免首先与酯类增塑剂接触,以避免发生副反应而失效。
1.2 硅烷偶联剂硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,其通式为RSiX3,式中R 代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团,如氧基、疏基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能够水解的烷氧基,如卤素、酰氧基等。
偶合时,首先X基水解成硅醇,然后与无机粉体颗粒表面上的羟基反应,形成氢键并缩合呈-SiO-M共价键(M表示无机粉体颗粒表面)。
同时,硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网状结构的膜,覆盖在粉体颗粒表面,使无机粉体表面有机化。
水解,通常HX为醇或者酸缩合3RSi(OH)3HO-Si-O-Si-O-Si-OH OH R OH R OH R氢键形成R Si O OH OHH O H H +HOM R-Si-OM OH OH +2H 2O 共价键形成RSi O OH OHHO HH +HOM R-Si-OM OH OH +2H 2O 根据分子结构中R 基的不同,硅烷偶联剂可分为氨基硅烷、环氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷、异氰酸酯基硅烷等。
聚合物基料与常用硅烷偶联剂的适用性注:A1100即为KH550,A1120即为KH792,A187即为KH560,A174即为KH570. 硅烷偶联剂的使用方法1、将硅烷配成水溶液,用它处理无机粉体后再与有机高聚物或树脂基料混合,即预处理方法;2、将硅烷与无机粉体及有机高聚物基料混合,即迁移法;方法1的表面改性处理效果好,是常用的表面改性方法。
多数硅烷偶联剂在使用之前要配成水溶液,即使其预先水解。
水解时间依硅烷偶联剂的品种和溶液的PH 值不同而异,从几分钟到几十分钟不等。
配置时水溶液的PH 值一般控制在3-5之间,PH 值高于5或者低于3将会促进聚合物的生成。
因此配置好的、已水解的硅烷偶联剂不能放置太久,否则会自行缩聚而失效。
大多数硅烷偶联剂既可以干法表面改性,也可以湿法表面改性。
1.3 铝酸酯偶联剂化学通式其中,Dn代表配位基团,如N、O等;R1O为与无机粉体表面活泼质子或官能团作用的基团,COR2为与高聚物基料作用的基团。
铝酸酯偶联剂的使用方法1、预处理法先将填料预热至1100C左右,然后加入捏碎后的铝酸酯偶联剂,用高速加热混合机或其他表面改性设备进行表面化学包覆改性。
经铝酸酯偶联剂表面处理过的填料和普通填料一样,可以直接用于聚氯乙烯和橡胶制品。
但用于与聚乙烯、聚丙烯、ABS和PS等粒状树脂原料复合时,最好预先制成母料。
2、直接加入法若物料总含水量低于0.5%,可直接在告诉捏合时加入铝酸酯偶联剂,加入方法同上,但加料顺序以填料、偶联剂和少量增塑剂先加为好,热拌3min后再加入其它组分,然后再进行捏合。
此法适于各种聚氯乙烯软硬塑料制品。
1.4 其他偶联剂1、锆铝酸盐偶联剂:分子结构中含有两个无机部分(锆和铝)和一个有机功能配位体,因此,与硅烷偶联剂相比,其显著特点是,分子中的无机特性部分比重大,一般介于57.5%-75.4%,而硅烷偶联剂除A1100外,其余均小于40%。
因此,锆铝酸盐偶联剂分子具有更多的无机反应点,可增强与无机粉体表面的作用。
2、有机铬偶联剂:即络合物偶联剂,系由不饱和有机酸与铬原子形成的配位金属络合物组成。
有机铬偶联剂在玻璃纤维增强塑料中偶联效果较好,且成本低。
但其品种单调,使用范围及偶联效果均不及硅烷及钛酸酯偶联剂。
其主要品种是甲基丙烯酸氯络合物和反丁烯二酸硝酸铬络合物,它们一端含有活泼的不饱和基团,可与高聚物基料反应,另一端依靠配价的铬原子与玻璃纤维表面的硅氧键结合。
2、表面活性剂从本质和作用上看,表活剂与偶联剂并无太大区别,一些表活剂也起到了类似交联剂的作用,但经偶联剂表面处理过的填料,具有更高的活性。
表面活性剂是一种能显著降低水溶液的表面张力或溶液界面张力,改变体系的表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、气泡和消泡以及增溶等一系列作用的化学药品。
表面活性剂分子由性质截然不同的两部分组成,一部分是与油或有机物有亲和性的亲油基,另一部分是与水或无机物有亲和性的亲水基。
表面活性剂分子的这种结构特点使它能够用于粉体的表面改性,即亲水基可与无机粉体表面发生物理、化学作用,吸附于颗粒表面,亲油基朝外,无机粉体表面由亲水性变为疏水性,从而改善无机粉体材料与有机物的亲和性,提高其在塑料、橡胶、胶黏剂等高聚物基复合材料填充时的相容性和在涂料中的分散性。
表面活性剂的亲水基主要有羧基、磺酸基、硫酸酯基、磷酸基等;亲油基多来自天然动植物油脂和合成化工原料。
表面活性剂根据在水中是否电离可分为:离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂;离子型表面活性剂按产生电荷的性质分为阴离子性、阳离子性、两性表面活性剂。
2.1 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在溶液中不是离子状态,所以稳定性高,不易受强电解质无机盐类的影响,也不易受酸、碱的影响;它与其他类型表面活性剂的相容性好,在水及有机溶剂中皆有较好的溶解性能。
这类表活剂虽然在水中不电离,但有亲水基(如羟基、酰胺基、醚基、氧乙烯基,也有亲油基(如烃基-R)。
非离子型表活剂,主要包括两大类:聚乙二醇型、多元醇型。
常见的有:脂肪族聚氧乙烯醚类(俗称平平加)、烷基苯酚聚氧乙烯醚(俗称OP型)、聚醚型表活剂、脂肪酸-聚氧乙烯型表活剂。
多元醇型表活剂,亲水基主要是羟基。
它们主要是脂肪酸与多羟基醇作用而生成的酯。
因为在多元醇分子上附有高级脂肪酸的亲油基,故水溶性较差。
常见的为:Span 型和Tween型。
司潘型是山梨醇酐和各种脂肪酸形成的酯。
Span型表活剂不溶于水,如欲使其水溶,可在未酯化的羟基上接聚氧乙烯,即成为相应的吐温型。
2.2 阴离子型表面活性剂主要有以下几类:1、高级脂肪酸及其盐,如硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝、松香酸钠。
2、磺酸盐及其酯类,如磺化蓖麻油、烷基苯磺酸钠。
3、高级磷酸酯盐,单酯型磷酸酯用于滑石的表面包覆处理,可改进滑石粉填料与高聚物的界面亲和性,改善其在有机高聚物基料中的分散状态,并提高高聚物基料对填料的润湿能力。
聚磷酸酯表面活性剂(ADDP)用于超细轻质碳酸钙的表面改性,可使超细轻质碳酸钙的吸油率显著降低,在非极性介质中的分散性及PVC树脂中的相容性得到明显改善。
2.3 阳离子型表面活性剂粉体表面改性中应用的阳离子型表活剂一般为高级铵盐,包括伯胺、肿铵、叔胺和季胺盐等,其中,至少有1-2个长链烃基。
与高级脂肪酸一样,高级铵盐的烷烃基与聚合物的分子结构相似,因此与高聚物基料有一定的相容性,分子另一端的氨基与无机填料或颜料等粉体发生表面吸附作用。
3、有机硅有机硅是以硅氧烷链为憎水基,聚氧乙烯链、羧基、酮基或其他极性基团作为亲水基的一类特殊类型的表活剂,俗称硅油或硅树脂。
主要有:聚二甲硅氧烷、有机硅改性聚硅氧烷、有机硅与有机化合物的共聚物。
用于处理无机填料或颜料的有机硅一般为带活性基的聚甲基硅氧烷,其硅原子上接有若干氢基或羟基封端。
4、不饱和有机酸及有机低聚物4.1 不饱和有机酸不饱和有机酸作为无机填料的表面改性剂一般带有一个或多个不饱和双键或多个羟基,碳原子数一般在10以下。
常见的不饱和有机酸是:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、肉桂酸、山梨酸、2-氯丙烯酸、马来酸、衣康酸、醋酸乙烯、醋酸丙烯等。
一般来说,酸性越强,越容易形成离子键,故多选用丙烯酸和甲基丙烯酸。
丙烯酸无色液体,有刺激性气味;熔点13.50C,沸点1410C,引燃温度4380C。
溶解性:与水混溶,可混溶于乙醇、乙醚;化学性质:易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。