我们都知道,表面活性剂我们添加到合成乳胶中,使我们能够创造美妙的纳米颗粒,同时提供胶体稳定性(抗盐,冻结/解冻和机械剪切)分散体.但在混合和运输乳胶时,它们也会导致起泡问题,并留在最终产品中,导致薄膜和涂料中潜在的吸水问题。然而,在商业规模上,它们是必要的。

也许这是不言而喻的,但对我们来说,表面活性剂会分布在水相和颗粒表面之间,然后问题就出现了,这种分布是什么样的。但首先,表面活性剂也在聚合物颗粒中吗?对于阴离子或阳离子表面活性剂,答案是响亮的否定。事实上,常见的阴离子表面活性剂,如十二烷基硫酸钠(SDS,或SLS),甚至不能溶解在我们用来制造聚合物的单体中。非离子表面活性剂呈现不同的情况,因为有些可溶于我们选择的单体,但通常不溶于最终的单体聚合物.这就导致了一种潜在的情况,即当非离子添加到批量聚合中(颗粒中有大量单体),一些表面活性剂可能在聚合的早期阶段被吸收在颗粒内部,并可能在聚合的后期被困在颗粒内部。

当然,这里有一些复杂之处。但对于阴离子(或阳离子)表面活性剂,情况更简单。这里我们只需要问表面活性剂在水和颗粒表面之间是如何分布的。很明显,当水相中的表面活性剂浓度达到临界胶束浓度(CMC)时,颗粒表面的表面活性剂必须填充到最大空间密度(即在乳胶中添加更多的表面活性剂只会形成更多的胶束)。这种CMC条件允许我们测量在最大填充时粒子表面有多少总表面活性剂。这个数字通常被指定为A年代,单位为Å2每一个表面活性剂分子的粒子表面积。已知该值随颗粒表面聚合物的类型而变化——聚合物极性越强,A值越高年代价值(意味着不那么密集的包装)。

现在考虑下图中的情况,我们想象一个由两种极性不同的聚合物组成的复合粒子,每种聚合物都将自己的表面呈现给水相。我们可以看到,在胶乳中的固定水平上,表面活性剂同时分布在水和聚合物表面之间,所有的条件都处于某种热力学平衡状态。

由两种极性不同的聚合物组成的复合粒子。
图1:由两种极性不同的聚合物组成的复合粒子。

这种有趣的情况,在所有水平的表面活性剂加载,是我们在几个步骤中详细讨论的主题n研讨会。我们还发表了一些关于不同乳胶物理混合物的结果[朗缪尔15, 3250(1999)]。一如既往,我们邀请您通过我们的网站提问和评论,www.epced.com


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