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    表面活性劑的應用愈來愈廣，因此，它的品種也已多至不可勝數(shù)的地步，在三十年代還只有數(shù)十種，至七十年代已達數(shù)干種之多。

    可以毫不夸張地說，目前各行各業(yè)都巳離不開表面活性劑。油墨、涂料，顏料等有關工業(yè)使用表面活性劑，也已有很長的歷史了。   

    （ 一）、定義

    表面活性劑是指各種用途的各種化合物的總稱，像乳化劑，發(fā)泡劑、潤濕劑，洗滌劑等等，都是表面活性劑。

    表面活性劑可以這樣定義：一種物質(zhì)，它溶解并集中在液體表面或液體和不相混液體(或固體)的界面。溶在液體組成中，或摻于粉狀固體中能使之易于被液體潤濕的，即謂表面活性劑。

    簡單地說，表面活性劑就是在液體－液體、液體－固體、液體－氣體的表面或界面(一般說，物體相界面之間的張力，統(tǒng)稱為界面張力，而特別把液體－氣體相界面之間的張力叫表面張力)之間起作用的物質(zhì)。將它以少量加于液體中后，能被吸附在液體表面，或水一油(或液一固)界面上，從而可降低液體的表面張力和界面張力，使生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量得到大大改進和提高的一種助劑。

    大多數(shù)有關表面活性劑的資料是談含水系統(tǒng)的，一般是講它們降低水的表面張力以及水溶物形成溶解性膠束的能力的。

    表面活性劑是一種有機化合物，從分子結構看，有兩種基團：一種是易在油中溶解；在水中難溶的基團－親油基團(憎水基團－非極性)，以長鏈烷烴為代表的原子團。另一種是易在水中溶解，在油中難溶的基團－親水基團(憎油基團－極性)，以羥基、羧基、胺基、硫酸酯、磺酸酯、醚基等為代表的原子團。

    根據(jù)表面活性劑親水基團和親油基團的平衡(即H．L．B．值－Hydropbile－lipophile Balanc。)關系，表面活性劑制造者就可制出油溶性及水溶性各不相同的無數(shù)產(chǎn)品。

    一般地說，表面活性劑雖在液體中能溶解，但其溶解度是不高的。它們具有平衡的極性－非極性結構，即有一部分分子是溶于極性液體中的，而另一部分分子則在非極性液體中。分子層定向集中在液體表面，故溶解部分的分子是在液體中，不溶解部分則在空氣中。油酸在水面上的單分子層就有此種情況。如果將油酸的苯溶液置于水面，則苯蒸發(fā)后，油酸形成一單分子層，羧基團在水中而油酸基團則在空氣中。如果將油酸鋪在油面上，則會發(fā)生相反的定向作用。

    比較一下油酸(C17H33COOH)和肥皂或油酸鈉(C17H33COONa)，就會發(fā)現(xiàn)有差別，它們之間非極性的油酸基團(C17H33COO－)是相同的。但鈉比氫的極性更強，故皂溶于水，不溶于苯和油，而油酸則溶于苯和油而不溶于水。

    表面活性劑在液體表面和液－固界面的極簡單的定向作用圖，實際上表面活性劑的效果與極性－非極性部分的相對極性有關。而在很多情況下，表面活性劑層也不一定形成單層，只是分子的厚度不同而已，這取決于表面活性劑的用量及類型。

    當然，也不是它的所有分子都是在界面的，它在溶液中與在界面之間的平衡，也取決于它的用量。當表面活性劑的用量達到臨界濃度時，就形成膠束，或整個液體中都是它的分子的定向基團。由于膠束能吸收難溶性分子，故對一般的難溶性分子來說，膠束是種“溶解劑”。圖還指出了油在水中乳化體內(nèi)的乳化劑的分子排列情況，有單層和多層。

    如果分散相的液滴外面有較多層的乳化劑，則比只有一層的穩(wěn)定性為好。這些膠束會增加水的稠度，并減少分散液滴的布朗運動，從而降低聚集傾向，使分散(乳化)更穩(wěn)定。

    表面活性劑的作用是相當多的，它們大致有乳化、破乳、發(fā)泡、穩(wěn)泡、消泡、潤濕、分散、凈洗、柔軟、勻染、抗靜電、殺菌、防銹、腐蝕、緩蝕、潤滑、增溶、絮凝、解絮凝、防花浮等等。  

    （二）、分類

    表面活性劑的分類方法很多，但常用的是按離子類型來分類的方法，這是指表面活性劑溶于水中時，能電離生成離子的叫離子型表面活性劑，反之，就叫非離子型表面活性劑。在離子型表面活性劑中，還要按生成的離子種類來分類，例如：

    1．陰離子型。其活性組分是陰離子(陰電荷)，它能吸引其它大分子的陽電荷而在表面留下陰電荷，從而使水系統(tǒng)具有良好的潤濕性。非極性部分是脂肪酸碳氫鏈；陰離子及與之相連的陽離子則是極性部分。這類活性劑溶于水時，與其憎水基相連的親水基是陰離子。

    故如當極性的顏料分散在非極性的連結料中時，極性部分就作為一個單分子層吸附在顏料表面上，使顏料帶陰電荷，而非極性部分則向外伸人連結料中，形成相互吸引的狀態(tài)。這個過程就是界面張力降低的過程。在顏料顆粒外圍的電雙層也可有降低絮凝的傾向。皂類、堿金屬、銨鹽、長鏈脂肪酸等都是屬于陰離子型的。

    2．陽離子型。情況與陰離子型的相反，陽電荷吸引陰電荷，這最適合于顏料分散在連結料中的情況。顏料如果是一個陽電荷，則它可以很好地分散在非水系統(tǒng)中。這類活性劑溶于水時，與其憎水基相連的親水基是陽離子。

    脂肪酸季銨鹽類或其硫酸鹽，醋酸鹽類都屬于陽離子型。

    3．兩性表面活性劑。所謂兩性表面活性劑，廣義的說，即同時具有陰離子、陽離子或同時具有非離子和陽離子，或非離子和陰離子的，有兩種離子性質(zhì)的表面活性劑的總稱。但習慣上所說的兩性表面活性劑是指第一類，即由陰，陽兩種離子所組成的表面活性劑，它的結構中同時存在著兩種性質(zhì)相反的離子，因此引人注意。烷基二甲基內(nèi)銨鹽類屬于此范疇。

    4．非離子型。這一類是屬于在水中不電離的表面活性劑。它們沒有剩余電荷，分子中一部分親水，一部分憎水。聚乙氧基化任酚屬于非離子型。

    5．其它－高分子型。這一類表面活性劑具有比較高的分子量，其中陰離子和陽離子是彼此平衡的，或至少是近似的。因此，它雖然具有較強的離子性質(zhì)，但并不像真的陰離子或陽離子表面活性劑那樣具有吸附作用。   

    十二、增稠劑

    增稠(厚)劑在涂料工業(yè)中應用比較廣，因為涂料的性質(zhì)大多是比較稀的。

    油墨工業(yè)采用增稠劑，主要也是應用于比較稀的一類產(chǎn)品中，例如照相凹版油墨，柔性凸版油墨等。

    在比較稀的體系中使用增稠劑，其目的是增加體系的稠度，使體系中的固體粒子懸浮而降低其沉降性。懸浮劑還可消除體系花浮之弊。由于體系中固體粒子(如顏料)的比重不同，凝聚性不同，親液性不同，由于溶劑的揮發(fā)上升，等等，使體系的表面形成花斑浮色現(xiàn)象。

    當然，增稠劑由于能改變體系的流變性，因而也可改善油墨的使用性能。

    （一）、顏料的沉降

    根據(jù)司托克(Stokes)定律，對于一種單一的小圓粒子，在大量牛頓液體中的沉降比例，可按下式計算：

                2r2g(ps-p)                      218r2(ps-p)

    V＝————————＝————————

                    g n                                    n

    式中：V：沉降速度(厘米／秒)；

    r：球狀圓粒子的半徑(厘米)；

    ps：固體粒子的密度(克／厘米3)；

    p：液體的密度(克／厘米3)；

    n：液體的粘度(泊)；

    g：重力加速度(980厘米／秒2)。

    根據(jù)上式可以看出，沉降比例直接與粒子半徑的平方成正比，與粒子及液體的密度成正比，與液體的粘度成反比。故粒子越大、越重則沉降越快，液體的粘度越大，則沉降越慢。

    油墨體系中的粒子是多得無法計數(shù)的，形狀也不一，加之所用連結料亦極少屬于牛頓體，故在實際中應用上述公式是有很大  出入的。然而，司托克公式對我們解釋油墨體系中的拉子沉降性能，提供了一個有助的基本關系。

    比較稀的油墨存放在容器中，如不加攪拌，則顏料粒子等會漸漸向下沉積。如果沒有一種力來對抗這種下降運動，則容器的底部會沉積成為一層硬而于的沉結塊，而再也無法分敵。

    有三種顏料分散體的沉降形式。(A)是分散(解絮凝)顏料的沉降形式。慢慢堅實的沉降，形成一層硬塊，無法再分散，(B)是絮凝顏料的沉降形式。較快的沉降，形成疏松軟體，極易分散，(c)是膠體結構分散顏料的懸浮體。由于觸變膠體結構而使懸浮體比較理想。

    根據(jù)司托克定律可以看出，要想解決上述弊病，提高粒子的細度，增加體系的粘度是兩種有助的作法。但是從經(jīng)濟與技術角度出發(fā)，顏料粒子不可能分散到無限細的程度，從應用角度出發(fā)，似乎也無必要。粘度也不可能大到使體系無法使用的程度。所以這兩種做法也是有限度的。

    根據(jù)上述，膠體的聚集作用與顏料的絮凝作用，對改變或防止體系的沉降作用，是更有效的。

    顏料的絮凝作用和膠體形成的疏松結構，對降低顏料的硬度是有助的。但這種結構是比較弱的，稍加攪動即可破壞。故如不加攪拌，這種體系能懸浮顏料粒子，盡管在存放初期會有一定的沉降現(xiàn)象，隨著顏料粒子的向下運動，顏料的內(nèi)連粒子網(wǎng)就會受到壓縮。但是由于支撐結構變得更堅實，故沉降作用到最后就停止了。任何沉降作用當其達到停止點時，體系中的沉降部分還是松軟體，而且是易于分散的。

    由于顏料絮凝作用有許多弊病，故一般還是采用膠體結構來解決沉降問題。膠體結構幾乎沒有什么缺點，這可加入觸變劑或所謂增稠劑來得到。

    （二）、增稠劑的種類及特性

    增稠劑一般分兩大類，即有機類(如一些表面活性劑，例如胺220-1-Hydroxyethyl-2-heptadecenylglyoxalidine等)和無機類。

    這里主要討論無機類。無機類中，根據(jù)形態(tài)又可分為粉狀、纖維狀及漿狀三種。從化學上分，它們又可分為：

    (1)用有機物處理的鋁，硅酸鎂，膨潤土等。

    (2)熱裂解硅(熔融膠體硅，煙霧硅)。

    (3)溫石棉。

    (4)金屬氧化物(如鎂和鋅的氧化物)。

    膨潤土(Bentonite)的水懸浮體的成膠作用是大家了解的，它是一種蒙脫石族層狀結構的硅酸層粘土，帶有電荷，在層和層之間是水和陽離子，它們可以相互交替，層和層之間的距離可由水的多少來收縮和擴大，這就是它會膨脹的原因。

    十三、光滑助劑與防滑劑；

    （一）、光滑助劑(增滑劑)

    所謂光滑助劑就是加在油墨中后能增加油墨結膜后的光滑性和耐摩擦性的，有利于墨膜的硬度和韌性。

    這一類助劑主要是各種蠟與適當?shù)倪B結料的混合物。

    制造時一般將蠟與連結料加熱熔化，冷卻后(不要存放)立即用三輥機軋一遍，以保證其均勻的分散或懸浮。如果不是作為商品，則可以不經(jīng)三輥機。

    （二）、防滑劑

    這是與光滑助劑相反的一種助劑，它是用以增加摩擦或滑角系數(shù)的。一般用于縐紋紙和多層紙袋油墨中，這些印好的紙袋在包裝商品后是不希望滑動的。

    這些助劑大多是硅材料在不同連結料中的粗分散體。連結料的采用則取決于印刷方法，而印這些紙袋的方法則主要是柔性凸照相凹版以及鉛印印刷。

    十四、防針孔劑

    柔性凸版油墨和照相凹版油墨印刷物是比較容易引起針孔的，因為第一，這類油墨比較稀。第二，印刷時給墨量比較多。尤其印在吸收性差的物體上時，更為明顯。例如以硝酸纖維與醇類制的油墨印在防水玻璃紙上時，經(jīng)常發(fā)生針孔。在外觀上，干的墨膜上有許多極小而又可見的凹陷口，這就是針孔。

    造成針孔的原因很多，例如溶劑揮發(fā)不一致．干性過快、流平性差、增塑劑從墨膜或被印刷體上遷移，而其中有一個主要原因是油墨不能完全潤濕承印物體。除此以外，當然還有機械、墨輥調(diào)節(jié)上的問題等等。

    針孔是個不易克服的弊病，盡管知道了不少造成針孔的原因，但這些原因卻又是比較難以協(xié)調(diào)解決的。

    有一種經(jīng)過特殊改性的多羥基樹脂，它可以像海綿一樣吸收不同的溶劑或增塑劑，井可降低墨膜的表面張力，以更好地潤濕被印刷物體。

    一定規(guī)格的硅酮油類，對克服針孔也是有助的。

    十五、防臟劑

    平印印刷中印版上非圖紋部分起臟是常有的事，造成臟版的因素也很多，有制版的問題，也有平印藥水及油墨的問題。

    這個弊病較老的克服辦法是在油墨中加入高粘度的連結料，以使油墨更加抗水。

    新的防臟劑的基礎是：使用以溶劑為基體的助劑或調(diào)墨油(連結料)，它與油墨的混容性比較差，從而可以防止油墨起臟。這樣就能產(chǎn)生一定的遷移作用和在油墨上產(chǎn)生一表面層，對印刷藥水起選擇性吸收或與之相混，使油墨印刷得更清晰。

    十六、  紫外線吸收劑

    一個油墨的耐光性，主要取決于顏料，其次是連結料。

    紫外光是一種破壞性很強的射線，它的有害射線的波長約為290-400毫微米。它對有色體(如顏料、染料等)的顏色具有極大的破壞性，使油墨中的一些色彩很快地褪化。它也可以加速氧化作用，導致高分子連結料的連續(xù)固化(光固化油墨即是利用此機理)以及分解（如氯化橡膠，聚氯乙烯樹脂能放出氯化氫)，使這些聚合物的顏色發(fā)生變化并導致結構破壞。

    對高分子材料而言，燈光、陽光、空間高能射線都能使它老化、泛黃、龜裂、表面失去光澤等。

    高分子材料的光氧老化，是由于綜合因素作用而發(fā)生的復雜過程。這些因素中，最重要的是陽光中的紫外線和大氣中的氧。這一復雜過程一般稱為“光化氧化降解作用”，或稱為光氧老化。

    高分子材料第一階段的光氧老化稱為“初期老化階段”。這個階段發(fā)生的變化，人的肉眼是觀察不到的。這一階段的光氧老化進行得較為緩慢。首先是由于光量子的沖擊，產(chǎn)生了高分子的游離基，接著發(fā)生分子鏈的斷裂和交聯(lián)。這時，由于氧化作用而生成了羰基、羥基等典型的降解產(chǎn)物。第二階段稱為“后期老化階段”。在此階段中，由于進一步的氧化作用，產(chǎn)生了大量著色基團，并發(fā)生嚴重交聯(lián)或降解，于是就可以觀察到高分子材料的物理性質(zhì)發(fā)生了變化，例如，出現(xiàn)了著色、變脆等等。

    由于紫外光的破壞，使許多色彩鮮艷的物質(zhì)變得暗淡無光，使許多漂亮的印刷品在陽光照射下，失去了它本來的面貌。

    當然，這種結果的造成，還是由于物質(zhì)本身的結構所造成的，一個酞菁藍顏料的耐光性可達八級，而一個所謂的耐曬品藍顏料的耐光性卻只有四級。也就是說：內(nèi)因是主要的，紫外光只是個外因。

    紫外光的破壞作用，可以采取在體系中加入紫外線吸收劑的做法來降低其效應。

    紫外線吸收劑可以提高有色體的耐曬程度。可以限制高分子聚合物生成游離基，并使之免于分解成氫過氧化物。

    紫外線吸收劑能屏蔽紫外線光波。減少紫外線的透射作用，或能強烈地吸收高能量的紫外線，進行能量轉(zhuǎn)換，以熱能形式或無害的較長波長把能量放出，或能迅速地使已經(jīng)被紫外線激發(fā)的(高)分子回到穩(wěn)定的基態(tài)。

    理想的紫外線吸收劑應當是：激發(fā)態(tài)的吸收分子應當能很快地消耗剩余能，而對其它物質(zhì)(如有色體、連結科等)無害。可以采用對基態(tài)進行分步回旋的路線，這樣，它能釋放低頻率的能量子。反之，分子結構將遭到相反的重排，而造成像熱能一樣很慢地釋放自由能。這樣，在有色體、連結料、以及活化的吸收分子之間的振動就不理想了。如果激發(fā)分子不能很快地消耗剩余能，則它就可能被分解而失去效用。

    目前常用的紫外線吸收劑按其作用機理大致可分為四類，即紫外線吸收劑、先驅(qū)型紫外線吸收劑(本身不具吸收紫外線的作用，光照后分子能重排，成為紫外線吸收劑)、消光效應(淬滅劑－Quencher)劑和顏料(光屏蔽劑)。

    這里主要介紹紫外線吸收劑。

    紫外線吸收劑主要包括：(1)鄰羥基二苯甲酮類，如UV－9、UV－531等；(2)苯并三唑類，如UV－P，UV－327，UV－326等；(3)水揚酸酯類，如BAD、TBS等；(4)三嗪類；(6)取代丙烯氰類等。

    紫外線吸收劑的用量約在0．2—10％之間。

    紫外線吸收劑應當具備如下幾點：能有效地吸收紫外線，具有良好的光穩(wěn)定性，即使在長期曝曬下，其吸收能力不降低；具有良好的熱穩(wěn)定性，與體系(如聚合物，連結料)的相溶性好；揮發(fā)性低，無毒或低毒；化學穩(wěn)定性好，不與體系中其它組分發(fā)生不利反應；不污染；耐水解及耐水抽出性優(yōu)良；價廉；耐溶劑萃取性，無色等等。