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T-15的分子结构(疏水牛脂胺链 + 亲水聚氧乙烯链)使其能够:
吸附在界面:其疏水端锚定在油性单体、聚合物颗粒或颜料颗粒表面,亲水端伸入水相。
降低界面张力:使不互溶的油和水更容易混合。
形成空间位阻:伸入水相的亲水长链相互重叠,形成一道立体屏障,防止颗粒因布朗运动相互靠近而聚集、 coalesce(聚并)或沉降,从而确保体系的长期稳定性。
主要在水性漆和乳胶漆中发挥关键作用。
这是T-15最核心的应用。许多水性涂料的基料,如丙烯酸乳液、苯丙乳液、醋丙乳液等,都是通过乳液聚合工艺生产的。
作用:在聚合反应开始前,T-15作为主乳化剂,将不溶于水的油性单体(如丙烯酸丁酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯等)高效地乳化分散在水中,形成微米/亚微米级别的单体液滴。
重要性:
提供反应场所:它为后续在水相中生成的自由基提供聚合反应的场所(胶束成核机理)。
控制粒径:影响最终生成的聚合物乳液的颗粒大小和分布,这直接关系到涂膜的光泽、成膜性和机械强度。
保障聚合稳定性:在长达数小时的反应过程中,防止单体液滴和生成的聚合物颗粒聚集、结垢,确保反应平稳进行,避免出现凝胶甚至“爆聚”等生产事故。
涂料中含有大量的钛白粉、碳酸钙等颜料和填料,它们容易团聚。
作用:T-15作为分散剂,其疏水端吸附在颜料颗粒表面,亲水端伸入水中,通过空间位阻效应使颜料颗粒相互排斥,从而稳定地分散在涂料体系中。
效果:
提高着色力和遮盖力:充分分散的颜料能更有效地反射和遮盖光线。
防止沉降和结块:保障涂料在储存期内保持均匀,使用时只需简单搅拌。
改善流平性:获得更光滑、平整的漆膜外观。
主要应用于水性油墨和丙烯酸类连结料的制造。
与涂料中的乳液聚合类似,许多水性油墨的树脂连结料(如丙烯酸树脂)也是通过乳液聚合制得的。T-15在这里同样作为关键的乳化剂,确保聚合过程稳定,并赋予连结料良好的储存稳定性和机械稳定性。
油墨对颜料的分散要求比涂料更高,因为它直接影响到印刷品的色彩鲜艳度、透明度和印刷适性。
作用:T-15能高效地分散有机颜料(如酞菁蓝、永固红等)和炭黑,制备出高浓度、低粘度的颜料色浆。
效果:
色彩鲜艳,光泽度高:避免了因颜料团聚造成的颜色发暗和表面粗糙。
印刷流畅,不堵版:稳定的颜料分散体系保证了在高速印刷过程中不会因颜料絮凝而堵塞印版或喷墨头。
提升印刷质量:使网点清晰、层次分明。
主要应用于水性胶粘剂,如丙烯酸类压敏胶、水性聚氨酯分散体等。
在生产水性丙烯酸压敏胶(用于胶带、标签等)或其它乳液型胶粘剂时,T-15的作用与在涂料中完全一致:
作为乳化剂,保障乳液聚合过程的顺利进行和最终聚合物乳液的稳定性。
其乳化效果直接影响胶粘剂的初粘力、持粘力、剥离强度等核心性能。
胶粘剂在涂布或施工时,需要很好地润湿被粘接基材的表面。
作用:T-15能有效降低胶粘剂的表面张力,提升其对各种基材(如塑料、金属、木材)的润湿和铺展能力。
效果:
扩大有效粘接面积,使胶液与基材更紧密地接触。
促进渗透:对于多孔性基材(如木材、纸张),有助于胶液渗透,形成更强的“锚定”效应,从而提高粘接强度。
| 应用领域 | 主要角色 | 核心贡献 |
|---|---|---|
| 涂料 | 乳液聚合乳化剂、颜料分散剂 | 保障生产、提升稳定性、优化漆膜性能 |
| 油墨 | 连结料乳化剂、颜料分散剂 | 确保色彩质量、印刷流畅性和高光泽度 |
| 胶粘剂 | 乳液乳化剂、润湿流平剂 | 稳定生产、提升粘接强度和施工性能 |
T-15在这些领域的优势:
高效的乳化能力:特别适合制备O/W型乳液,稳定性好。
卓越的空间位阻稳定作用:对以水性体系为主的涂料、油墨、胶粘剂来说,这是最有效的稳定机制之一。
通用性强:与各种单体、聚合物和颜料体系有良好的兼容性。
对最终产品性能影响小:作为非离子表面活性剂,不易与体系中的其他离子组分发生不良反应,且通常不会对胶膜耐水性造成像小分子乳化剂那样严重的负面影响。
注意事项:
浊点:需要关注其浊点,在高于浊点的温度下使用会失效。
泡沫:与其他表面活性剂一样,可能在某些高速搅拌工艺中产生泡沫,需要根据情况搭配消泡剂使用。
耐水性:过量使用可能会对胶膜或漆膜的耐水性能产生一定影响,需通过实验确定最佳添加量。
总而言之,牛脂胺聚氧乙烯(15)醚(T-15)是水性涂料、油墨和胶粘剂配方中一个高效且可靠的功能性助剂,它从生产源头(乳液聚合)到最终应用(分散、润湿)都发挥着不可或缺的作用。