¿Cuáles son los principios y aplicaciones de los agentes humectantes?
I. El concepto de agente humectante
La característica básica de la estructura molecular del agente humectante es que un extremo de la molécula tiene un grupo hidrófilo (segmento de cadena), el otro extremo tiene un grupo hidrófobo (segmento de cadena) de la sustancia química. En términos generales, esto significa que las moléculas son hidrófilas e hidrófobas, respectivamente.
Cuando la resina es de base acuosa, entiendo el mecanismo de humectación (principalmente para las resinas de base acuosa) de la siguiente manera:
Mecanismo: Cuando la resina de base acuosa se recubre sobre la superficie del sustrato, una parte del agente humectante se encuentra en la parte inferior del recubrimiento, que está en contacto con la superficie a humedecer, los segmentos de cadena lipofílica se adsorben en la superficie sólida y los grupos hidrófilos se extienden hacia el exterior en el agua. El contacto entre el agua y el sustrato se convierte en un contacto entre el agua y los grupos hidrofílicos del agente humectante, formando una estructura de sándwich con el agente humectante como capa intermedia. Hacer que la fase acuosa se extienda más fácilmente, para lograr el propósito de humedecer. Otra parte del agente humectante, existe en la superficie del líquido, su grupo hidrófilo se extiende al agua líquida, grupos hidrófobos expuestos al aire, la formación de una sola capa de moléculas, reduce la tensión superficial del recubrimiento, lo que provoca que el recubrimiento humedezca mejor el sustrato, para lograr el propósito de humedecer.
En segundo lugar, ¿cuál es el rendimiento de humectación de líquidos?
El rendimiento de humectación es una medida de la afinidad de las sustancias líquidas con las sustancias sólidas. Las principales formas de rendimiento son: a, la superficie sólida de la humectación; b, en la superficie sólida de la extensión; c, en la superficie sólida de la penetración.
En pocas palabras, las buenas propiedades de humectación del líquido son fáciles de extender sobre la superficie sólida, fáciles de penetrar en la superficie sólida del hueco.
En tercer lugar, la influencia del rendimiento de humectación del líquido del factor intrínseco
El rendimiento de humectación es una forma relativa de expresión, es decir, y las características del líquido y del sólido en sí, la más importante de las cuales es el tamaño relativo de la tensión superficial del líquido y del sólido. Cuanto menor sea la tensión superficial del líquido, mayor será la tensión superficial del sólido, mejor será el rendimiento de humectación del líquido sobre el sólido, el líquido podrá extenderse bien sobre la superficie sólida.
Cuarto, la medición de la capacidad de humectación del líquido
El tamaño de la capacidad de humectación del líquido puede utilizarse para esparcir el líquido sobre la superficie sólida, la formación del ángulo de contacto θ para medir. Cuanto menor sea el ángulo de contacto θ, mejor será el rendimiento de humectación del líquido sobre el sólido, θ es igual a cero, el mejor rendimiento de humectación. Donde θ = 90 ° es un parámetro importante, porque θ < 90 °, el líquido puede extenderse espontáneamente en la humectación de la superficie sólida; y θ > 90 °, el líquido ya no puede humedecer la superficie sólida de forma espontánea.
El ángulo de contacto puede calcularse mediante la siguiente fórmula: cosθ= (γs-γsl)/γl
donde:
γs es la tensión superficial del sólido.
γl es la tensión superficial del líquido.
γsl es la tensión interfacial entre las superficies líquida y sólida. γsl es muy pequeña en relación con γs y γl, y a veces puede ignorarse en los cálculos.
Además del ángulo de contacto θ para medir el rendimiento de humectación, el coeficiente de extensión también puede utilizarse para indicar el tamaño de la capacidad de humectación. Su importancia física para un determinado volumen de líquido puede estar en el área de humectación de la superficie sólida, expresada en cm2/g. Cuanto mejor sea el rendimiento de humectación del líquido, mayor será el área de humectación. Coeficiente de extensión expresado en S, la fórmula es: S = γs – γsl – γl; cuando S es mayor que cero, el líquido puede humedecer espontáneamente la superficie sólida.
V. Factores que afectan a la capacidad de humectación
1, la estructura química y la composición del líquido y del sólido que se humedece. Afectan principalmente al tamaño de la tensión superficial y a la capacidad de humectación.
2, el grado de rugosidad de la superficie sólida. Por ejemplo, θ <90 °, la rugosidad de la superficie aumentará el ángulo de contacto y reducirá el rendimiento de humectación; θ> 90 °, la rugosidad de la superficie aumenta el ángulo de contacto se hace más grande y difícil de humedecer.
3, el grado de contaminación de las superficies sólidas. La contaminación de la superficie sólida generalmente no favorece la humectación. Por lo tanto, el sustrato debe descontaminarse antes del recubrimiento.
4, surfactante. Agregar surfactantes al líquido puede reducir efectivamente la tensión superficial y facilitar la humectación.
5, la temperatura tiene un efecto directo sobre la tensión superficial del material, lo que debe tenerse en cuenta en el trabajo práctico.
Sexto, la aplicación de la teoría
De la teoría básica anterior se puede concluir que el hecho de que el recubrimiento pueda producir un efecto humectante en el sustrato depende de la tensión superficial del recubrimiento. Cuando la tensión superficial del recubrimiento es igual o inferior a la tensión superficial del sustrato sólido, se extenderá bien sobre la superficie sólida.
En la práctica, también hay una medida de la elección del agente humectante, debemos elegir un agente humectante que pueda reducir eficazmente la tensión superficial del recubrimiento para mejorar la selectividad del material.
VII. Tabla de tensión superficial de sustancias comunes
| material | tensión superficial [mN/m{dyn/cm}] |
| Agua | 72.2 |
| Glicol | 48.4 |
| o-Xileno | 30 |
| Acetato de monoetil éter de etilenglicol | 28.7 |
| Acetato de n-butilo | 25.2 |
| Colofonia | 24 |
| n-butanol | 24.6 |
| Metil isobutil cetona | 23.6 |
| Metiletilcetona | 24.6 |
| Resina de melamina (tipo HMMM) | 58 |
| Resina epoxi (Epikote 828) | 45 |
| Acrilato de metilpolimetilo | 41 |
| 65 % de aceite de soja, resina alquídica de ácidos grasos | 37 |
| Resina alquídica sin aceite | 47 |
| Agente nivelador Modaflow | 32 |
| Hojalata (sin recubrimiento/recubierta) | 35~45 |
| Acero tratado con fosfato | 40~45 |
| Aluminio | 37~45 |
| Imprimación de resina alquídica | 70 |
| Cristal | 70 |
| Polímero | Yc(达因/cm) |
| Resina de urea-formaldehído | 61 |
| Celulosa | 45 |
| Poliacrilonitrilo | 44 |
| Óxido de polietileno | 43 |
| Tereftalato de polietileno | 43 |
| Nailon 66 | 42.5 |
| Nailon 6 | 42 |
| Poli-sulfona | 41 |
| Polimetilmetacrilato | 40 |
| Cloruro de polivinilideno | 40 |
| Cloruro de polivinilo | 39 |
| Acetal de alcohol polivinílico | 38 |
| Polietileno clorosulfonado | 37 |
| Acetato de polivinilo | 37 |
| Alcohol polivinílico | 37 |
| Poliestireno | 32.8 |
| Nailon 1010 | 32 |
| Polibutadieno (cis) | 32 |
| Polietileno | 31 |
| Poliuretano | 29 |
| Cloruro de polivinilo | 28 |
| Butiral de polivinilo | 28 |
| Caucho butílico | 27 |
| Cloruro de polivinilideno | 25 |
| Polidimetilsiloxano | 24 |
| Poli(trifluoroetileno) | 22 |
| Caucho de silicona | 22 |
| Politetrafluoroetileno | 18.5 |
| Perfluoropropileno | 16.2 |
| Metacrilato de perfluorooctilo | 10.6 |