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      pH调节剂的使用现状和发展趋势

      1 pH值对乳液和涂料的作用
      调节乳液和涂料pH值的助剂称为pH调节剂。它是一个小助剂,人们对它不是那么重视。其主要功能是调节控制乳液和涂料的pH值。
      乳胶漆的主要成分是乳液。乳液在聚合时,为了获得较好的附着力,往往在配方中含有少量的可聚合酸,如丙烯酸和甲基丙烯酸。聚合结束后,加pH调节剂,把酸中和成盐,提高黏度,并在偏碱的条件下能保持长期稳定。涂料的pH值对其贮存稳定性、抗腐败、防腐蚀、黏度及涂膜的性能均有一定的影响。
      涂料制造过程中使用碱溶胀类增稠剂。这类聚合物一般带有较多数量羧基,进入水相遇碱中和,生成聚合物盐类,显示出黏度。配方中有纤维素增稠的涂料在微碱的条件下纤维素比较容易溶解。
      2 常用pH调节剂
      常用pH调节剂有链烷醇胺(alkanolamines)和氨水等,其性能如表1所示。它们各有特点。Advantex和Vantex T的结构式和化学文摘号(CAS No.)是推测的。

      除氨水和二甲基乙醇胺外,它们的沸点在150°C以上。蒸气压越低,沸点越高,挥发一般就越慢,气味也越低,同时涂膜抗粘连性会变差。PKa是酸度系数。较高的PKa 值表示较有效的pH调节,或较高pH使用值。较高的PKa值,较低的分子量,表示pH调节剂用量较低。再考虑pH调节剂价格,就能大致确定pH调节剂的使用成本。
      2.1 链烷醇胺
      在涂料中,链烷醇胺具有调节和稳定pH值、促进颜料、填料分散、提高树脂溶解性等作用。它们的结构特点是分子中都具有氨基和羟基,存在孤对电子,能从水中接受质子,呈碱性,属中强碱。同时存在氢键,能溶于水。它们是使用最广的pH调节剂。其代表性产品是AMP-95,学名是2-氨基-2-甲基-1-丙醇,结构如图1所示。
      AMP-95和AMP-90的区别仅在浓度不同。AMP-95有机胺含量约为95%,而AMP-90有机胺含量为90%左右。我国一般用AMP-95,而欧洲通常用AMP-90。AMP-95和AMP-90的优点是调节后乳胶漆pH值稳定。由于随后的挥发,对涂膜耐水性也没有影响,耐洗刷性也能得到提高。它还兼有分散作用,能提高有光乳胶漆的光泽,是一种多功能助剂。缺点是有一定气味,要注意与防腐剂的相容性。AMP-95的性能如表2所示。
      Arkema公司的Alpamine N41、Taminco公司的Advantex(爱旺德)pH调节剂,是丁基乙醇胺;华夏的HX-6130水性多功能助剂,是低分子有机胺化合物,沸点162 ℃,闪点82 ℃,折光系数1.45。它们虽有差别,但与AMP-95基本属于同类产品。
      MMAE(N-甲基乙醇胺),为无色透明液体,属于中强碱,有表面活性剂的功能。由于较高蒸气压和较低的沸点,所以挥发比AMP-95快。其PKa值略高于AMP-95,因此pH调节性略高于AMP-95。
      DMEA (二甲基乙醇胺),由于较高蒸气压和较低的沸点,所以挥发比AMP-95和N-甲基乙醇胺都快。其PKa值低于AMP-95,因此pH调节性不如AMP-95,如海名斯-德谦公司产品。
      单乙醇胺,是中强碱,有氨味,有极强的吸湿性,有乳化和分散作用,也有起泡作用。对眼睛和皮肤有严重的刺激和灼烧性。
      二乙醇胺,碱性比乙醇胺弱,沸点268 ℃,高于VOC标准250 ℃,有氨味,挥发慢,有吸湿性,表面活性剂作用。对眼睛和皮肤有严重的刺激性。
      三乙醇胺,碱性比二乙醇胺弱,由于低蒸气压和高沸点(335 ℃),所以很低氨味,挥发很慢。对眼睛和皮肤有刺激性。

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