Снижение поверхностного натяжения – поверхностно-активные вещества в лакокрасочных материалах
Оригинальная статья о «ПАВ» (сокращение от трех слов «Поверхностно-активные вещества») была написана осенью 2015 г. i. Хотя общая тема поверхностно-активных веществ не изменилась за почти 6 лет, появилось несколько новых химических веществ, и тогда не было такого большого внимания к биологической или зеленой химии, как сегодня. Кроме того, если вы новичок в сфере покрытий, вам также следует обратить внимание на вспомогательные рынки, такие как средства личной гигиены и косметика. У Старателя есть отличный эксперт в лице Белинды Карли. См. ее статью «Как выбрать натуральные поверхностно-активные вещества» ii. Натуральное поверхностно-активное вещество должно иметь как головную, так и хвостовую группы, чтобы поступать из действительно природных источников. Поверхностно-активные вещества для личной гигиены часто имеют тот же химический состав, что и поверхностно-активные вещества для красок, но, возможно, имеют другие названия или немного другие функции. Еще одна статья, объединяющая все это, — «Снятие этого напряжения с помощью поверхностно-активных веществ» iii.
Тридцать процентов респондентов со всего мира готовы платить больше за продукты, отвечающие требованиям социальной ответственности (Nielsen, 2020). Поверхностно-активные вещества на биологической основе обозначаются новым стандартом EN17035. Химическая промышленность теперь может использовать прозрачное определение и деление, которое также позволяет общаться с конечным пользователем сравнимым образом. Такие компании, как BASF, Ethox, Solvay и Locus Fermentation Solutions, среди многих других, производят больше биологических поверхностно-активных веществ.
Поверхностно-активные вещества — это материалы, которые снижают поверхностное натяжение (или межфазное натяжение) между двумя жидкостями или между жидкостью и твердым телом. В общем смысле любой материал, влияющий на межфазное поверхностное натяжение, можно считать поверхностно-активным веществом, но в практическом смысле поверхностно-активные вещества могут действовать, среди прочего, как смачивающие агенты, эмульгаторы, пенообразователи и диспергаторы.
Поверхностно-активные вещества играют важную роль в качестве диспергирующих, эмульгирующих, очищающих, смачивающих, пенообразующих и пеногасителей во многих практических применениях и продуктах, включая: краски, эмульсии, клеи, чернила, биоциды (дезинфицирующие средства), шампуни, зубные пасты, средства пожаротушения (пены), моющие средства, инсектициды, обесцвечивание макулатуры, лыжный мазь, спермициды (ноноксинол-9). Это статья о краске, то есть о поверхностно-активных веществах, которые используются в красках, эмульсиях, смачивающих агентах и во многих предметах, используемых в красках, которые являются диспергированными или эмульгированными.
Динамика адсорбции поверхностно-активного вещества имеет большое значение для практических применений, таких как процессы эмульгирования или нанесения покрытий, а также вспенивания, где быстро образуются пузырьки или капли, которые необходимо стабилизировать. По мере создания границы раздела адсорбции препятствует диффузия поверхностно-активного вещества к поверхности раздела, что может привести к ограничению кинетики. Эти энергетические барьеры могут возникать из-за стерического или электростатического отталкивания; стерические отталкивания лежат в основе работы диспергаторов. Реология поверхности слоев поверхностно-активных веществ важна для стабильности пен и эмульсий.
В объемной водной фазе поверхностно-активные вещества образуют массы, такие как мицеллы, где гидрофобные хвосты образуют ядро, а гидрофильные головки погружены в окружающую жидкость. Также могут образовываться другие типы структур, такие как сферические мицеллы или липидные бислои. Форма молекул зависит от баланса размеров между гидрофильной головкой и гидрофобным хвостом. Мерой этого является HLB, гидрофильно-липофильный баланс. Поверхностно-активные вещества с более высоким HLB (> 10) являются гидрофильными («водолюбивыми») и образуют эмульсии М/В (масло в воде). Липофильные поверхностно-активные вещества обладают низкими значениями ГЛБ (1-10) и образуют эмульсии В/М (вода-в-масле). Моющие средства для посуды, поверхностно-активные вещества для эмульсионной полимеризации и следующий пример (SLS = лаурилсульфат натрия) являются поверхностно-активными веществами с высоким HLB.
«Хвосты» большинства поверхностно-активных веществ довольно схожи и состоят из углеводородной цепи, которая может быть разветвленной, линейной или ароматической. Фторсодержащие поверхностно-активные вещества имеют фторуглеродные цепи. Силоксановые поверхностно-активные вещества имеют силоксановые цепи. Недавние достижения в технологии поверхностно-активных веществ привели к созданию смешанных цепей и/или сложных структур. Одним из примеров структур со смешанной цепью/комплексом является оксид N,N-диметилдодециламина (DDAO) и децил-, додецил- и тетрадецилсульфат натрия (сокращенно SDeS, SDS и STS соответственно).
Существует 4 типа поверхностно-активных веществ с кратким обзором каждого из них. Эти классификации основаны на составе полярности головной группы: неионогенные, анионные, катионные, амфотерные.
Неионогенное поверхностно-активное вещество не имеет зарядовых групп в головной части. Головная часть ионного поверхностно-активного вещества несет суммарный заряд. Если заряд отрицательный, поверхностно-активное вещество более конкретно называют анионным; если заряд положительный, он называется катионным. Если ПАВ содержит головку с двумя противоположно заряженными группами, его называют цвиттерионом. Обычно встречающиеся поверхностно-активные вещества каждого типа перечислены ниже. Полный сборник можно найти на сайте www.ULProspector.com.
Неионогенное поверхностно-активное вещество
Многие спирты с длинной цепью проявляют некоторые свойства поверхностно-активных веществ. Некоторые примеры неионогенных поверхностно-активных веществ включают:
Торговое наименование | Структура/имя | Приложения |
Тритон™ Х-100 | Октилфеноловые эфиры полиоксиэтиленгликоля: C8H17–(C6H4)–(O-C2H4)1–25–OH | Смачивающий агент – покрытия |
Ноноксинол-9 | Алкилфеноловые эфиры полиоксиэтиленгликоля: C9H19–(C6H4)–(O-C2H4)1–25–OH | спермацид |
Полисорбат | Полиоксиэтиленгликольсорбитаналкиловые эфиры | Пищевой ингредиент |
Спан® | Сложные алкиловые эфиры сорбитана | Полироли, чистящие средства, ароматизаторы |
Полоксамеры, Тергитол™, Антарокс® | Блок-сополимеры полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля | Различный |
Анионное поверхностно-активное вещество
Анионогенные поверхностно-активные вещества содержат анионные функциональные группы в своей голове, такие как сульфонат, фосфат, сульфат и карбоксилаты. Алкилсульфаты включают лаурилсульфат аммония, лаурилсульфат натрия и родственные алкилэфирсульфаты, лауретсульфат натрия, также известный как лаурилэфирсульфат натрия (SLES), и миретсульфат натрия. Это наиболее распространенные поверхностно-активные вещества, которые включают алкилкарбоксилаты (мыла), такие как стеарат натрия. На стеараты приходится более 50% используемых в мире поверхностно-активных веществ. Многие из них находят применение в эмульсионной полимеризации. Другие анионные поверхностно-активные вещества включают диоктилсульфосукцинат натрия (DOSS), линейные алкилбензолсульфонаты (LAB), а также фосфаты алкилариловых эфиров.
Торговое наименование | Структура/имя | Приложения |
Пентекс 99 | Диоктилсульфосукцинат натрия (ДОСС) | Смачивающий агент – покрытия, зубная паста |
ПФОС | Перфтороктансульфонат (ПФОС) | Скотчгард™, Скайдрол™ |
Калсофт® | Линейные алкилбензолсульфонаты | Стиральные порошки, моющие средства для посудомоечных машин |
Тексапон® | Сульфат лаурилового эфира натрия | Шампуни, средства для ванн |
Дарван® | лигносульфонат | Пластификатор бетона, гипсокартон, ДМСО |
Нет | Стеарат натрия | Мыло для рук, продукция HI&I |
Катионное поверхностно-активное вещество
Катионные поверхностно-активные вещества состоят из положительно заряженной головки. Большинство катионных поверхностно-активных веществ находят применение в качестве антимикробных, противогрибковых средств и т. д. в бытовых, институциональных и промышленных чистящих средствах (хлорид бензалкония (BAC), хлорид цетилпиридиния (CPC), хлорид бензетония (BZT)). Катионная природа поверхностно-активных веществ обычно несовместима с миром неионных и анионных зарядов, и они разрушают клеточные мембраны бактерий и вирусов. Постоянно заряженные катионы четвертичного аммония включают: Соли алкилтриметиламмония: бромид цетилтриметиламмония (CTAB) и хлорид цетилтриметиламмония (CTAC).
Цвиттерионные поверхностно-активные вещества
Цвиттерионные (амфотерные) поверхностно-активные вещества имеют как катионные, так и анионные центры, присоединенные к одной и той же молекуле. Анионная часть может быть переменной и включать сульфонаты, как в сультаинах CHAPS (3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-1-пропансульфонат). Бетаины, такие как кокамидопропилбетаин, имеют карбоксилат с аммонием. Катионная часть основана на первичных, вторичных или третичных аминах или катионах четвертичного аммония. Цвиттерионные поверхностно-активные вещества часто чувствительны к pH и будут вести себя как анионные или катионные в зависимости от pH. На этой концепции основаны быстросохнущие («коацервационные») латексные дорожные краски, при этом падение pH вызывает коагуляцию латекса в краске.
Файлы для скачивания
Исследуйте более 48,000 XNUMX материалов для лакокрасочной промышленности с Prospector! Ищите сейчас, чтобы найти то, что вам нужно!
Взгляды, мнения и технические анализы, представленные здесь, принадлежат автору или рекламодателю и не обязательно принадлежат ULProspector.com или UL. Появление этого контента в Центре знаний UL Prospector не означает одобрения со стороны UL или ее дочерних компаний.
Весь контент защищен авторским правом и не может быть воспроизведен без предварительного разрешения UL или автора контента.
Контент был предоставлен только в информационных и образовательных целях. Хотя редакторы этого сайта могут время от времени проверять точность его содержания, мы не несем ответственности за ошибки, допущенные автором, редакцией или любым другим участником.
UL не делает никаких заявлений и не дает гарантий в отношении точности, применимости, пригодности или полноты содержания. UL не гарантирует производительность, эффективность или применимость сайтов, перечисленных или связанных с каким-либо контентом.
Поделитесь этой статьей:
О Марке Хирше
Г-н Хирш является старшим научным сотрудником по развитию и главным консультантом в M&M Hirsch & Associates с 2011 года по настоящее время. За свою карьеру он разработал архитектурные, промышленные, военные и специальные покрытия. Он также работал с клеями, красками и строительными материалами и в целом является специалистом в области материаловедения.
До своей нынешней должности он работал в GE Energy (2008–2011 гг.) в группе моделирования, где писал предложения к опубликованным спецификациям учебных тренажеров как для ископаемых, так и для атомных электростанций.
С 2004 по 2008 год он был научным сотрудником в группе перспективных материалов в Luna Innovations. Ранее он работал в Dow Chemical (1995-2004) в качестве менеджера по приложениям и разработкам в Core R&D группы Coatings & Functional Polymers. Он также руководил группой TS&D по покрытиям во время работы в Dow (1995-99) и занимал должности в Rhodia (руководитель лаборатории латексных и специальных полимеров (1989-95)) и был химиком-разработчиком латексных красок для наружных работ в Benjamin Moore & Co. (1979-82).
Г-н Хирш консультирует организации по вопросам наставничества (формально — TORCH), коучинга и обучения лидерству, а также содействия командам по решению проблем. Он имеет несколько выданных патентов, множество заявок на патенты и внутренние раскрытия коммерческой тайны.
Поддержание чистоты вашей душевой двери с помощью гидрофобных покрытий
Душевые двери — это прекрасный способ подчеркнуть вашу ванную комнату, и они полностью индивидуальны. Независимо от того, выбираете ли вы безрамную дверь или, может быть, раздвижную дверь, стекло обычно является предпочтительным материалом, когда речь идет о душевых. При таком постоянном и постоянном использовании, как мы можем сохранить эти душевые двери в первозданном виде? Со временем жесткая вода накапливается, и мыльная пена может нанести ущерб этим блестящим дверям душа. Знаете ли вы, что есть простой способ предотвратить это? Что-то такое простое, как гидрофобное покрытие, может сохранить эти двери душевых кабин чистыми и привлекательными.
Что такое гидрофобное покрытие?
Если вы не знакомы с гидрофобными покрытиями, вы будете удивлены. Оказывается, эти покрытия можно использовать на множестве стеклянных изделий, включая душевые двери. Гидрофобный означает: «Бояться воды». Гидрофобное покрытие не заставит вашу душевую дверь бояться воды, но будет ее отталкивать. Эти покрытия обычно изготавливаются из силикагеля, поскольку его можно наносить на несколько поверхностей. В качестве альтернативы он также может быть изготовлен из оксида полистирола; однако стоимость производства высока, поэтому этот вариант менее популярен из двух.
Удаление пятен от жесткой воды
Стекло естественно содержит крошечные поры. Со временем эти поры могут заполниться жесткой водой, мылом, бактериями, грязью и множеством других грязных веществ, которые могут сделать вашу душевую дверь тусклой. Прежде чем наносить гидрофобное покрытие на стекло для душа, вам необходимо тщательно очистить стекло, чтобы удалить любые пятна от жесткой воды.
Для этого вам понадобятся полотенца из микрофибры, высококачественный очиститель для стекол и пятновыводитель для жесткой воды.
Преимущества гидрофобного покрытия для душа
При нанесении на душевую дверь гидрофобное покрытие создает гладкую поверхность, заполняя эти микроскопические поры. Гладкая поверхность покрытия отталкивает воду, не позволяя каплям воды или грязи попадать в поры стекла. Это не только избавляет стекло от грязи, но и упрощает его очистку.
Менее частые чистящие средства, меньше чистящих химикатов, таких как отбеливатель, смывается в канализацию. Это делает окружающую среду в ручьях, океанах и реках более здоровой.
Эти покрытия не только создают более здоровую окружающую среду на открытом воздухе, но и создают более здоровую и безопасную среду для принятия душа. Гидрофобные покрытия могут сократить рост бактерий, плесени и грибка. Покрытие заставляет бактерии и грибки скатываться по дверце душа, не давая им возможности развиваться, поскольку эти крошечные поры заполнены. Это может сделать душевую более чистой и безопасной.
Параметры установки
Сделай сам (Сделай сам)
Если вы любите делать все своими руками (DIY), то вы можете установить покрытие самостоятельно. Продукты покрытия обычно продаются в виде наборов. В комплекты должны входить подробные инструкции и все необходимое для выполнения работ по нанесению покрытия. Строго следуйте инструкциям, иначе вы рискуете получить неоптимальные результаты.
Помните, что подготовительная работа является ключевой, поэтому перед нанесением покрытия может потребоваться использование дополнительных продуктов, таких как средство для мытья стекол и средство для удаления пятен от жесткой воды.
Имейте в виду, что покрытия, сделанные своими руками, обычно не служат так долго, как профессионально установленное покрытие. Тем не менее, первоначальные затраты будут меньше, и они могут прослужить много месяцев или даже лет при надлежащем уходе. Они по-прежнему будут полезны для уменьшения пятен от жесткой воды и частоты очистки стекла.
Поговорите со своим дилером душа
Знаете ли вы, что ваш местный дилер дверей для душа обычно наносит гидрофобные покрытия? Вот так! Многие дилеры предлагают варианты покрытия ваших душевых дверей при их покупке. Покрытие на заводе позволяет наносить покрытие на самой чистой фазе двери и в контролируемой среде, гарантируя, что вы получите наилучшее качество. Ваш партнер Glass.com может рассказать вам, какие покрытия они предлагают, и подробности, относящиеся к их покрытиям.
Гидрофобное покрытие для душа Часто задаваемые вопросы
Решив, что гидрофобное покрытие — это то, что нужно для вашей душевой двери, вы можете задать себе несколько вопросов. Как сделать так, чтобы покрытие держалось? Или, может быть, даже нужно очистить покрытие? Вот некоторые факторы, которые могут оказаться полезными при принятии решения:
- Долговечность покрытий для душевых дверей: важным фактором, который следует учитывать, будет то, как долго прослужит ваше покрытие. При обслуживании в соответствии с условиями, установленными вашим дилером душевых дверей, некоторые из этих покрытий служат всю жизнь. На большинство из них распространяется гарантия, поэтому, если по какой-то причине они не так долговечны, как рекламируется, ваш дилер может устранить проблему.
- Очистка покрытия дверцы душа. Чтобы продлить срок службы покрытия, большинство дилеров рекомендуют протирать дверцу душа после каждого использования. Некоторые дилеры даже рекомендуют просто побрызгать на дверь смесью воды и уксуса, а затем протереть ее шваброй. Одна вещь, от которой следует держаться подальше, — это чистка двери агрессивными химикатами. Эти химические вещества разрушат ваше гидрофобное покрытие и оставят дверь душа незащищенной. Это важные факторы, которые следует учитывать, чтобы получить максимальную отдачу от вашего покрытия.
- Безопасность: хотя эти покрытия чрезвычайно полезны, они будут использоваться в чувствительном месте. Прежде чем выбрать покрытие, убедитесь, что оно не токсично и безопасно для вас и вашей семьи. Спреи, изготовленные из оксида полистирола, могут быть не самым безопасным выбором для детей. При употреблении спрей очень опасен, поэтому всегда используйте его с осторожностью и храните в недоступном для детей месте. Поговорите с вашим дилером, прежде чем вы решите использовать покрытие. Они будут знать, как использовать покрытие эффективно и безопасно.
Аттестация лица на гидрофобные покрытия
Гидрофобная струя для душа может быть разницей между нетронутой дверью и бельмом на глазу. У моих родителей была стеклянная душевая дверь в их главной ванной комнате почти два десятилетия. В течение многих лет я думал, что это тонированная стеклянная дверь душа, учитывая, что она скорее затуманена, чем ясна.
Оказывается, это душевая дверь из закаленного стекла, на которую никогда не наносили покрытия. Моя мама чистила двери обычными чистящими средствами, но даже это не помешало многолетнему налету проявить себя. Если это вызывает у вас отклик, подумайте о гидрофобном покрытии для стекла вашего душа. Стеклянная дверь призвана подчеркивать красоту душа, а не многолетнюю грязь.
Расшифровка видео вариантов гидрофобного покрытия для душа и технического обслуживания
Дэниел: Что касается домовладельцев, теперь, когда это закончено и это их дело, что они могут сделать, чтобы со временем стекло оставалось чистым?
Дастин: Это отличный вопрос. Обычно вы можете сделать несколько вещей. Во-первых, если вы тот, кто не возражает против использования швабры, вы можете прыгать сюда каждый раз, когда закончите, и вытирать шваброй. Супер чистый. Стекло действительно прослужит вам вечно.
Другой вариант — это гидрофобное покрытие, которое сейчас используется в нашей отрасли, и есть несколько его версий. Есть некоторые, которые на самом деле продолжают процесс закалки. Кроме того, есть и другие элементы, которые могут установить ваши подрядчики по остеклению.
Даниэль: И это как бы сглаживает поры стекла, потому что, хотя мы не можем этого видеть или чувствовать, стекло все же пористое, верно? Таким образом, гидрофобное покрытие сглаживает это и заставляет воду просто отталкиваться от него.
Дастин: Совершенно верно.
Даниэль: Вам все еще нужно скребок для стекла, если оно имеет гидрофобное покрытие?
Дастин: Я бы сказал, что это все еще вариант. У вас все еще будут молекулы воды, которые все еще прикреплены. Опять же, это не требует обслуживания. Но по большей части становится намного меньше, чтобы сохранить.
Даниэль: А что касается чистящих средств для гидрофобных покрытий, можете ли вы использовать некоторые из тех более агрессивных чистящих средств, которые вы обычно используете? Или есть специальные очистители для гидрофобных покрытий?
Дастин: У некоторых брендов есть специальные средства по уходу. Но по большей части просто не используйте ничего с аммиаком. Его не сорвет, не сорвет. И большинство вещей имеют разумную продолжительность жизни.
Дэниел: Потрясающе. Хорошо, давайте почистим это для домовладельца.
Дастин: Потрясающе, звучит хорошо.
Обратите внимание, что эта статья может содержать ссылки на продукты Amazon. Как партнер Amazon, Glass.com зарабатывает на соответствующих покупках.
Glass.com пытается предоставить точную информацию, но не может нести ответственность за предоставленную или упущенную информацию. Вы всегда должны работать с лицензированным, застрахованным и уважаемым стекольным магазином, который может оценить ваши конкретные потребности и местные строительные нормы и правила и предложить профессиональные услуги. Никогда не пытайтесь резать, устанавливать или иным образом работать со стеклом самостоятельно. Весь контент предоставляется исключительно в ознакомительных целях.
Copyright © 2022 Glass.com Inc. Все права защищены. Воспроизведение без явного письменного разрешения запрещено. Вопросы? Свяжитесь с нами [e-mail защищен]
Обратите внимание, что эта статья может содержать ссылки на продукты Amazon. Как партнер Amazon, Glass.com получает комиссионные от соответствующих покупок.