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乳化剂的概述及分类-凯茵化工国产原材料网

来源于凯茵化工国产原材料网

2022.07.11

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  乳化剂

  乳化剂是表面活性剂中一员。表面活性剂分子结构中含亲水和亲油两部分,因此,加入少量就可显著改变气-液、液-液、液-固界面性质,起降低界面张力、渗透、润湿、乳化、增溶、分散、清洗、发泡等作用。在许多领域,它们被广泛应用。根据使用场合不同,分别称为乳化剂、去污剂、湿润剂、分散剂、发泡剂等。

  2000年北美通过乳液聚合的方式消耗掉93000t表面活性剂,市值约为1.87亿欧元。大约52%是阴离子型表面活性剂,47%是非离子型表面活性剂。非离子表面活性剂现在主要还是烷基酚聚氧乙烯醚(alkyl phenol ethoxylates,APEOs),少量是脂肪醇聚氧乙烯醚. 脂肪醇聚氧乙烯醚具有良好的生态毒性指标,又称绿色表面活性剂。

  到目前为止,在 APEOs中,壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)是最重要的产品。1995年欧洲消耗掉约 75000t。据估计整个乳液聚合工业消耗掉约11000tAPEOs。由于该类产品的乳化效率高,经济,容易使用,并有40年以上的使用经验,因此被广泛应用。

  1.乳化剂的分类

  乳化剂分子同时含有亲水基团和亲油基团,按其亲水基团性质的不同可将乳化剂分成四类,即阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂及两性乳化剂。

  阴离子型乳化剂,亲水基团为阴离子,所接头部基团可为羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐、醚硫酸盐、(醚)磷酸盐、琥珀磺酸盐等。

  阳离子型乳化剂,亲水基团为阳离子,如各种结构类型的季铵盐和胺盐。

  非离子型乳化剂,该类表面活性剂在水溶液中不会离解成离子,它的效能与 pH无关,分子结构有烷基芳基或者脂肪醇的聚氧乙烯醚、烷基糖苷、山梨醇酯等。

  两性乳化剂,分子结构中同时包含阴离子和阳离子基团,通常它们在亲水基团部分含有氨基和羧基。

  阴离子型乳化剂是乳液聚合工业中应用最广泛的乳化剂,通常是在 pH>7的条件下使用。用它生产的乳胶粒子外层具有静电荷,能够防止离子聚集,因此乳液的机械稳定性好,但化学稳定性差,对电解质(包括水的硬度)非常敏感。与非离子型乳化剂相比,其产品乳胶粒子粒径较小,涂膜光泽好。

  阳离子型乳化剂一般是在 pH<7的条件下使用,最好低于5.5。由于胺类化合物具有阻聚作用,且易被过氧化物引发剂氧化而发生副反应,因此阳离子型乳化剂的应用较少。但由于阳离子型乳化剂不怕硬水及可在酸性条件下应用等特点,其用途正日趋扩大。

  非离子型乳化剂可适用于很宽的 pH条件,且不怕硬水,化学稳定性好。该类乳化剂可以很方便地调节分子中亲水基团和亲油基团的比例,以满足不同的需要。一般而言,单纯用非离子型乳化剂进行乳液聚合反应,反应速率低于阴离子型乳化剂参加的反应,且生产出的胶乳粒子粒径较大,涂膜光泽差。几十年来,在乳液聚合中,烷基酚聚氧乙烯醚具有很好的乳化性。但近几年,由于其生态毒性不断招致批评,因此逐步被较环保的产品取代。

  两性乳化剂分子中同时含有碱性基团和酸性基团,在酸性介质中可离解成阳离子,而在碱性介质中又可离解成阴离子,故该种乳化剂在任何 pH下都有效。由于该类乳化剂的低毒性、低生物刺激性和杀菌抑霉性,目前在消毒剂、化妆品、香波、洗涤剂行业正得到极大的重视。但因其价格昂贵,尚未能在乳液聚合工业上体现其独特的性能优势,如良好的乳化分散性,与几乎所有类型乳化剂的配伍性,极好的耐硬水性,耐高浓度电解质性,良好的生物降解性等。但有理由相信,随着人们对高性能产品需求的提高和对生态环境污染问题的更加关注,两性乳化剂在高分子工业中必将发挥更大的作用。

  此外,还有高分子乳化剂、聚合型乳化剂和分解型乳化剂等。高分子乳化剂是相对于常规乳化剂而言,常规乳化剂为低分子量化合物,其分子量一般在 300左右,人们把分子量在3000 以上的乳化剂称为高分子乳化剂。

  聚合型乳化剂又称反应型乳化剂,分子结构中含有可聚合基团,如可参与自由基聚合的双键。在乳液聚合中,这种乳化剂不仅具有良好的乳化性能,而且作为共聚单体直接参与聚合反应,使乳化剂分子以共价键结合到乳液聚合物分子上,有效地提高成膜聚合物的耐水性、黏结性和涂膜性。


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