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脂肪醇聚醚甲基丙烯酸酯 SIPOMER® HPM400

时间:2025-08-07    阅读:
脂肪醇聚醚甲基丙烯酸酯,特别是索尔维公司(Solvay)的SIPOMER® HPM400 牌号产品的结构、特性和应用。

1. 结构解析

SIPOMER® HPM400 是一种 反应型非离子表面活性单体。其结构可以清晰地分解为三个部分:

  1. 疏水尾链 (Hydrophobic Tail):

    • 脂肪醇基团 (R-): 通常采用 C12-C14 的直链饱和脂肪醇(如月桂醇、肉豆蔻醇或其混合物)。这个部分提供疏水性和表面活性。

  2. 亲水链段 (Hydrophilic Chain):

    • 聚醚链段 (-(PO)_m-(EO)_n-): 这是结构中的关键可变部分,赋予了产品灵活的性能调节能力。

      • 聚氧丙烯醚 (PO / PPO): -(CH(CH₃)CH₂O)_m-。PO链段提供疏水性、降低表面张力的能力、以及空间位阻效应m 代表PO单元数。

      • 聚氧乙烯醚 (EO / PEO): -(CH₂CH₂O)_n-。EO链段提供亲水性和水溶性n 代表EO单元数。

    • 结构特点 (HPM400): 根据索尔维公开信息,HPM400 的聚醚链段是 PO-EO 嵌段结构。通常是 先聚合一定数量的 PO,再聚合一定数量的 EO。这种结构设计使得分子具有良好的表面活性(PO贡献)和适度的水溶性(EO贡献)。具体嵌段比例和分子量是索尔维的专有信息,但可以理解为在保证有效表面活性的前提下提供了良好的水分散性和在乳液聚合体系中的稳定性。

  3. 可聚合反应基团 (Polymerizable Head Group):

    • 甲基丙烯酸酯基团: -O-C(=O)-C(CH₃)=CH₂。这是该分子的核心功能基团,使其具有反应活性。这个基团可以参与自由基聚合反应(如乳液聚合、溶液聚合、辐射固化等),共价键合到最终形成的聚合物链上

完整结构式 (示意)

R-O-(PO)_m-(EO)_n-O-C(=O)-C(CH₃)=CH₂

  • R: C12-C14 烷基 (主要来源于椰油醇或合成醇)

  • PO: 环氧丙烷单元 (提供疏水性和表面活性)

  • EO: 环氧乙烷单元 (提供亲水性和水溶性)

  • m, n: 特定的聚合度(索尔维专有信息,针对HPM400优化)

关键结构特征总结

  • 反应型单体: 含有甲基丙烯酸酯基团,可参与自由基聚合。

  • 非离子型: 不含离子基团,对电解质不敏感。

  • 表面活性单体: 同时具有疏水脂肪链、亲水聚醚链和可聚合头基。

  • PO-EO嵌段聚醚: 提供独特的表面活性和溶解性平衡。

2. 特性

得益于其特殊的设计结构,SIPOMER® HPM400 具有一系列优异的性能:

  1. 优异的表面活性:

    • 能显著降低水溶液的表面张力

    • 具有良好的润湿、铺展和渗透能力,特别适用于难以润湿的疏水底材。

  2. 反应性 (永久性):

    • 最大的特点是其甲基丙烯酸酯基团能在聚合过程中反应,成为聚合物主链的一部分。

    • 解决了传统小分子乳化剂/表面活性剂易迁移、易渗出、易起泡、影响耐水性/耐擦洗性等问题。

    • 提供持久的表面活性和性能稳定性

  3. 聚合物稳定剂 (Reactive Surfactant / Polymerizable Surfactant):

    • 在乳液聚合中,它既能乳化单体(降低油水界面张力,帮助形成稳定乳液),又能参与聚合反应

    • 反应后成为聚合物粒子的一部分,形成空间稳定层或锚定在粒子表面,提供优异的乳液稳定性(机械稳定性、冻融稳定性、储存稳定性)。

    • 显著减少或消除传统乳化剂的使用。

  4. 低泡性:

    • 相比于许多传统表面活性剂,反应型表面活性剂通常具有较低的起泡性,这对于许多应用(如涂料、粘合剂的施工作业)是重要的优点。

  5. 改善成膜性与漆膜性能:

    • 在乳液聚合中使用 HPM400 能改善乳胶粒的聚结和流平,有助于形成更致密、更光滑的漆膜

    • 由于反应固定,不会像传统乳化剂那样在漆膜中形成亲水通道,因此能显著提高漆膜的耐水性、耐擦洗性、耐沾污性和耐候性

  6. 良好的相容性与配方灵活性:

    • 与各种丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯等常用单体相容性好。

    • 与非离子、阴离子乳化剂(如果需要复配)以及多种助剂相容性好。

  7. 环保优势:

    • 通过减少或替代传统乳化剂,有助于降低配方中VOC(挥发性有机化合物)和APEO(烷基酚聚氧乙烯醚)的含量,满足更严格的环保法规要求。

    • 反应固定化也减少了表面活性剂在水体中的释放风险。

3. 应用

SIPOMER® HPM400 主要应用于需要高性能、高耐久性和环保性的水性聚合物体系中,作为反应型表面活性剂/稳定剂使用。其核心应用领域包括:

  1. 高性能水性涂料:

    • 建筑涂料: 内外墙乳胶漆(显著提升耐擦洗性、耐沾污性、耐水性和耐候性)。

    • 工业涂料: 木器漆、金属漆、塑胶漆等(提供优异的附着力、耐水性、光泽和外观)。

    • 水性工业烤漆。

    • 优势: 减少成膜助剂用量(改善成膜性)、提高漆膜硬度和耐性、减少漆膜缺陷(如水痕)。

  2. 水性粘合剂与密封剂:

    • 压敏胶 (PSA)、建筑密封胶、木工胶、包装胶等。

    • 优势: 提高粘接强度(尤其是湿态强度)、改善耐水性、耐热性和耐久性,降低对基材的敏感性。

  3. 水性油墨:

    • 柔版印刷油墨、凹版印刷油墨、喷墨墨水等。

    • 优势: 改善颜料分散稳定性、提高印刷适性(润湿基材)、增强墨膜耐水性、耐磨性和附着力。

  4. 纺织、皮革和造纸化学品:

    • 用作乳液聚合的稳定剂,生产高性能的纺织涂层、皮革涂饰剂、纸张涂布胶乳等。

    • 优势: 提供持久的性能(如防水、防污),改善手感。

  5. 其他乳液聚合应用:

    • 任何需要高稳定性、高性能最终聚合物、以及解决传统乳化剂迁移问题的水性乳液体系。

使用 SIPOMER® HPM400 的典型优势总结

  • 提升最终产品性能: 卓越的耐水性、耐擦洗性、耐候性、附着力。

  • 改善乳液稳定性: 优异的机械稳定性、冻融稳定性、储存稳定性。

  • 降低泡沫: 减少生产和应用过程中的泡沫问题。

  • 配方更环保: 减少或替代传统乳化剂(如APEO),降低VOC。

  • 简化配方: 有时可以减少甚至消除传统乳化剂和部分功能助剂(如润湿剂)的使用。

  • 提高生产效率: 改善聚合稳定性,减少破乳风险。

总结

索尔维的 SIPOMER® HPM400 是一款基于 C12-C14 脂肪醇、PO-EO 嵌段聚醚和甲基丙烯酸酯基团设计的高性能反应型非离子表面活性单体。其核心价值在于将表面活性功能可聚合能力完美结合。在乳液聚合中,它不仅能有效乳化单体、稳定乳液,更能通过化学反应永久性地键合到聚合物链上。这种独特的机制彻底解决了传统小分子乳化剂迁移析出的痼疾,从而显著提升水性聚合物乳液及其最终制品(如涂料、粘合剂、油墨)的耐水性、耐擦洗性、耐候性、耐久性以及整体稳定性,同时具备低泡性和环保优势。它是开发高性能、高耐久性和环境友好型水性工业产品的关键功能性原料之一。

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