水性涂料

乳液

乳化

這些詞語在市場上越來越重要，今天就用簡單的語言將“乳化”原理講講清楚。乳液聚合是單體在攪拌和乳化劑作用(yong)下，在水中(zhong)形成乳液而進行的(de)聚合反應。

它有如下特點：

• 聚合速度快，聚合物相對分子質量高，相對分子質量分布較溶液聚合的窄。

• 生(sheng)成的(de)乳膠(jiao)黏度低(di)，乳膠(jiao)的(de)黏度和(he)聚(ju)合物的(de)平均(jun)相對分子質量(liang)無關，因(yin)此固含量(liang)可以很(hen)高，可直(zhi)接用于涂料。

• 聚合反應溫度低，傳熱易(yi)于控制。但是因聚合反應中加有(you)乳化劑，聚合物(wu)不純。

除以(yi)水(shui)(shui)為分(fen)(fen)散(san)(san)相(xiang)的(de)乳液聚合(he)外，還有以(yi)非水(shui)(shui)介質(zhi)為分(fen)(fen)散(san)(san)相(xiang)的(de)，用(yong)途最多的(de)是以(yi)水(shui)(shui)為分(fen)(fen)散(san)(san)的(de)乳液聚合(he)。

乳化劑或乳化劑體系是乳液聚合本質所在

如甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯是不溶于水的單體，加入水中分為兩層，攪拌可以分散成懸浮體系。若加少量乳化劑（即表面活性劑），如十二烷基硫酸鈉，則可得到比懸浮體更細的(de)(de)乳液。這(zhe)樣(yang)的(de)(de)分(fen)散作(zuo)用叫做乳化作(zuo)用，乳化劑(ji)分(fen)子通常由(you)兩部分(fen)組成：一部分(fen)是親油的(de)(de)長鏈烷基，另一部分(fen)是親水基。

乳化劑中，十二烷基硫酸鈉和十二烷基磺酸鈉是所謂的陰離子表面活性劑，十六烷基三甲基溴化銨等為陽離子表面活性劑，壬基酚聚乙二醇醚及多元醇的烷基酯等為非離子表面活性劑。

若(ruo)以“一”表(biao)示乳化(hua)(hua)劑的(de)親(qin)油性(xing)基(ji)團，○表(biao)示親(qin)水性(xing)基(ji)團，少量乳化(hua)(hua)劑加入分(fen)層(ceng)的(de)單(dan)體和水中時，就分(fen)布于二層(ceng)之間(jian)，如下(xia)圖

如果(guo)加(jia)以攪拌，則(ze)單體分(fen)散于(yu)水中，分(fen)散的(de)單體微粒周圍(wei)有乳化劑分子包圍，如下(xia)圖所示（用一(yi)個粒子放大表示）。

由(you)于(yu)乳化劑的包圍使(shi)分(fen)散(san)(san)了(le)的單(dan)體(ti)不(bu)易(yi)碰(peng)撞而(er)(er)結(jie)合(he)，因此可(ke)以使(shi)分(fen)散(san)(san)體(ti)系穩定，單(dan)體(ti)在水(shui)中可(ke)以分(fen)散(san)(san)得很細，主要不(bu)是由(you)于(yu)攪(jiao)拌，而(er)(er)是因為表面(mian)活(huo)性劑降(jiang)低(di)了(le)水(shui)的表面(mian)張力，因而(er)(er)增加了(le)對單(dan)體(ti)的分(fen)散(san)(san)能力。

表面張力低的液體總是傾向于覆蓋表面張力大的液體（或固體），這是一個規律。當水的表面張力降至低于單體時，水就可包圍單體形成水包油的乳液。

在不加乳化(hua)劑時，表面張力大小有如下(xia)順序：

汞>水>醇>苯>汽油

因此當苯水混合時，水成為小珠，但加少量表面活性劑(0.01%)以后，水表面張力可降低一半，因此苯可成小珠分散于水中。不僅如此，乳化劑溶于水中超過一定的濃度自身就成為膠束，膠束是由50~100個乳化劑分子組成的集體(ti)，直徑在5nm左右。它們可(ke)能是棒狀，也(ye)可(ke)能是球(qiu)狀，如下圖。

乳化劑的乳化能力往往用這個乳化劑能夠形成膠束的最低濃度來表示，此最低濃度也叫臨界膠束濃度（簡稱CMC)。CMC愈小，表示越易成膠束，即乳化能力愈強。形成膠束后，單體就可溶于膠束中，結(jie)果使(shi)單體在水中的(de)溶(rong)解度增加，這(zhe)叫(jiao)做(zuo)增溶(rong)作用。

一(yi)般(ban)說來，陰離子(zi)表面(mian)活性劑的(de)CMC較(jiao)低，而非離子(zi)表面(mian)活性劑的(de)CMC較(jiao)高。少量(liang)的(de)電解質(zhi)常(chang)可降低CMC，這是提(ti)高乳化(hua)能(neng)力(li)的(de)一(yi)個(ge)方法。