News

資訊分類
/
/
HLB值在乳膠漆配方設計中的運用
HLB值在乳膠漆配方設計中的運用
日期: 2021-08-19 14:19

  HLB值體系,基礎是任意選用的數字,0代表一種完全疏水的(親油性)表面活性劑,而20代表一種完全親水的表面活性劑。對一種表面活性劑所指定的任一數字代表其親水疏水強度之間的平衡在此HLB尺度上的一個量度.為了從分析及組成數據計算HLB值的近似值,已經發展了一些公式。 還有大量的表列舉出許多常見的表面活性劑的HLB值.

  代表性的親水疏水(親油)化學基團的H及L值

  1.HLB值的計算方法

  Davies法計算HLB值.這種方法是將表面活性劑分解為若干種基團,每種基團均對HLB值有貢獻(正貢獻或負貢獻).這種貢獻可用基團常數來表示.

  要想求得某表面活性劑的HLB值,需首先確定這個表面活性劑具有哪些親水基團和親油基團,查取各基團相應的基團常數,然后按下式進行計算.

  HLB=7+∑H(親水基團常數)-∑L(疏水基團常數) 1]

  H或L基團值越大,則在表面活性劑分子中它對親水或親油強度的貢獻也越大.

  方程1對計算表面活性劑的HLB值只是部分成功的.有些更局限于一定表面活性劑范圍的公式則更加可靠.多數多元醇脂肪酸酯的HLB值可用方程2算出.

  2] HLB=20*(1-S/A)

  式中 S—酯的皂化值

  A—回收的酸的酸值.

  對聚氧化乙烯型和多元醇型非離子表面活性劑來說,其HLB值可按方程3計算.

  3] HLB=20*WL/(WL+Wb)

  式中 WL—親水基重量

  Wb—疏水基重量.

  雖然許多非離子型表面活性劑可以用方程2]、3]計算HLB值,但是仍有一些,如含有氧化丙烯、氧化丁烯及含氮、硫原子等則不能算出.離子型表面活性甚至更不易處理.因此,對于這類表面活性劑, HLB值必須用比較方法進行實驗測定,即將已知HLB值的表面活性劑作為基礎,選用兩種HLB值差別較大的乳化劑A和B復配使用,組成混合乳化劑,A的用量為WA,B的用量為WB,且WA+WB=10g.在這兩種乳化劑中,起碼應知道其中一種的HLB值.

  試驗時,將10g混合乳化劑和95g油加入到20mL的廣口瓶中,充分混合.加入95mL水,加塞搖動3mim,使之乳化.然后靜置24h,觀察乳狀液穩定狀況.找到能使乳狀液穩定的兩種乳化劑的用量WA和WB.其計算公式為

  4] HLB0=( HLBA* WA+ HLBB* WB)/( WA+ WB)

  式中 HLB0—被乳化油所需的HLB值

  HLBA—乳化劑A的HLB值

  HLBB—乳化劑B的HLB值

  WA—乳化劑A的用量

  WB—乳化劑B的用量.

  若已知A、B兩種乳化劑的HLB值,則可求出被乳化油所需的HLB值若已知油所需的HLB值及一種乳化劑的HLB值,則可以求出另一種乳化劑的HLB值.

  也可將少量表面活性劑與水相混,觀察分散體的性質而粗略評價出某一表面活性劑的HLB值,再以此觀察為基礎,利用下表作指南,可以給予某表面活性劑一定的數值.

  2.HLB體系的運用

  HLB體系的假定是摻入水性分散體系(乳液或分散體)中的每種油、蠟、溶劑及其它材料(顏料)都具有一特定的HLB值.為達到滿意的分散組成而選擇表面活性劑體系時,就需要將該表面活性劑的HLB與被分散或被乳化的物質相匹配.常見的蠟、油、溶劑、增塑劑等的HLB值已經確定,并廣為報導.不幸的是有關顏料HLB值的資料甚少,已經發表過一個顏料色素HLB值表,現復制于下表.表中某些顏料的HLB值差異是由于顏料粒子的表面處理不同.

  不斷使用HLB體系的結果,逐步建立了一些原理.

  首先,一組表面活性劑混合物的HLB值可以簡單地按個別表面活性劑的HLB值的貢獻,依其濃度比例的算術平均值加以計算.

  對于乳液共聚合體系來說,所要求的HLB值可將各組分的HLB值按各自所占的重量分數進行加權平均求取﹕

  HLB=∑(ωiHLBI) 4]

  式中 ωi—共聚組分i所占的重量分數﹔

  HLBi共聚組分i的均聚物所要求的HLB值.

  其次,表面活性劑混合物的穩定性優于單個表面活性劑.這或許部分地是由于下述事實即混合表面活性劑便于調節比例以求得精確匹配的HLB值.

  研究發現,當被乳化物質的HLB值與乳化劑的HLB值之間有較大差異時,乳化劑對被乳化物質的親和力小,其乳化效果差﹔另一方面,當乳化劑的HLB值很小時,則對水的親和力小,其乳化效果亦差.若將兩種或多種具有不同HLB值的乳化劑混合使用,構成復合乳化劑,使性質不同的乳化劑由親油到親水之間逐漸過渡,就會大大地增進乳化效果.

  非離子型乳化劑單獨使用與復合使用時的比較

  第三, HLB值正好匹配并不能保證的穩定性.它只能提供指定問題中表面活性劑體系可能得到的穩定性.這就是說,在實踐里必須從眾多可能得到相同HLB值的體系中,檢查出一些不同的表面活性劑以決定效的體系.

  HLB體系是一種工具可以大大簡化表面活性劑的選擇.幾個不同的化學配方中,雖然都可以配制出相同的目標HLB值.然而.為了從中確定表面活性劑體系,仍須進行試驗.

  3.HLB值在涂料配方設計中的一些設想

  乳膠漆體系可分成3個組成部分a.顏填料混合漿部分包括共溶劑]b.乳液部分包括成膜助劑]c.增稠部分.為了達到體系的平衡與穩定,我試圖根據前面介紹的HLB值理論以及它在乳液合成中乳化劑選擇的成功經驗,應用于此.并試圖說明涂料中的各種原料都可以通過HLB值理論將它們有機的聯系起來.

  a.顏填料漿部分

  當一個水性體系的顏填料品種和數量被確定以后,我們可以根據它們分別的貢獻利用公式4]計算出混合顏填料的表觀HLB值.這也就是混合顏填料需要潤濕分散劑的HLB值.

  選擇接近混合顏填料HLB值的系列分散劑,進行混合顏填料分散試驗,從中選擇分散性能優秀的分散劑.若一種分散劑無法滿足要求,就需要選擇兩種或兩種以上的分散劑進行復配試驗.

  根據選定的分散劑的HLB值與混合顏填料的HLB值之差,選擇系列適宜的潤濕劑與之相配合,使潤濕分散劑的HLB值盡可能的與混合顏填料的HLB值相一致.

  一般共溶劑只存在與分散劑是否相容的問題,而不影響分散劑的分散效果.但在計算混合顏填料漿的HLB值時,應計算它的貢獻.

  通過這樣的選擇和試驗,使顏填料能達到的分散和穩定狀態.但顏填料漿的分散和穩定狀態并不是目的,整個涂料體系穩定才是我們的目的.因此,我們還應該考慮,當它作為涂料的一個組成部分的時候,如何與體系中的其它組分相容,如何與體系中的其它組分一起來保證體系的穩定.

  b.乳液部分

  乳液的HLB值是由生產商決定的.我們只有選擇乳液的權力,而無法更改它的HLB值.因此,在選擇乳液的時候,乳液的親水親油狀態一定要與你的設計意圖相符合.比如,選擇疏水型的乳液來做親水性的漆膜,這顯然是不行的.

  乳液部分的HLB值可通過對生產商的咨詢而得到.

  成膜助劑在涂料成膜以后便逐漸的揮發了,但它在體系中也對體系的穩定性構成影響.我們在計算HLB值時也應考慮它的貢獻.

  利用公式4]我們可以計算出乳液部分的HLB值.

  c.增稠部分

  增稠劑的主要作用就是要解決涂料體系的穩定性.纖維素或堿溶脹型增稠劑是作用于水的,聚氨酯締合型增稠劑是作用于乳液.無論它作用于什么,如果僅靠提高體系的粘度來保持穩定,這不是完美的.它們和體系中的其它組分之間應該也有一個相容性的問題.而如果通過HLB值的概念很容易將它們聯系起來.

  由于設計意圖的關系,顏填料漿部分和乳液部分在親水親油問題上,可能有以下幾種情況

  1]顏填料部分親水,乳液部分也親水

  2]顏填料部分親水,而乳液部分親油

  3]顏填料部分親油,乳液部分也親油

  4]顏填料部分親油,而乳液部分親水.

  對于1]和3]兩種情況,增稠劑的選擇可能比較簡單.因為顏填料部分的HLB值與乳液部分的HLB值比較接近,只需選擇相似HLB值的增稠劑即可.但對于2]和4]兩種情況,可能就比較復雜.由于顏填料部分的HLB值與乳液部分的HLB值相差較大,需要選擇多種不同HLB值的增稠劑進行配合,來實現混合顏料的HLB值到乳液的HLB值之間的過渡.

南通科輝化工科技有限公司

手機:18901461223

地址:江蘇省南通市海安市城東鎮康華路1號

科輝化工

掃一掃
添加銷售總監

科輝化工

掃一掃

訪問手機站

? 2021  南通科輝化工科技有限公司  All rights reserved   蘇ICP備2021033730號

精品国产福利第一区二区三区|永久免费A片无码网站|中文字幕人成无码免费视频|性色AV天堂一区二区三区