编者注:以下是基思穆迪对问题的回答林赛的凝固色散发表于《PCI》杂志2018年12月号。

林赛·多伊尔的润滑油乳剂和她客户的丙烯酸分散液都像凝结的牛奶一样崩溃和分离。阿尔·基德告诉林赛在她的丙烯酸分散配方中添加一些“碳水化合物到细胞中”,以防止分离。阿尔知道润滑油和丙烯酸的分散问题都有一个与温度有关的相似原因。是什么导致了这两个系统的崩溃,这些原因之间有什么联系?当阿尔告诉林赛“往细胞里加碳水化合物”时,他是什么意思?

阿尔·基德知道,这种润滑油乳液是一些矿物油和水与一种由短链环氧乙烷(EO)基团制成的表面活性剂混合而成的简单配方。表面活性剂中EO含量越多,表面活性剂的水溶性越好。像Tergitol™15-S-7这样的表面活性剂,EO含量非常少,不是水溶性的,而是油溶性的,非常适合制作油包水乳剂,比如Lindsay的润滑油。

然而,Al也知道这些eo型表面活性剂具有奇怪的水溶性。它们在热水中的水溶性较差,而不是较强。林赛在学校里学过溶解度随温度增加而增加,但这些表面活性剂是不同的。这些仲醇乙氧基醚表面活性剂具有上云点。云点是这些表面活性剂的一个独特特征,当温度达到某个临界温度时,EO就不再溶于水。云点被认为是当存在足够的能量来破坏水分子与表面活性剂上的EO的相互作用时的温度,表面活性剂从水溶液中脱离并变得浑浊。当这种情况发生时,所有被表面活性剂稳定的其他成分,如矿物油,也会从溶液中出来。这就是她的润滑油乳液在烤箱上面放了一夜之后发生的事情。润滑油配方的温度已经超过了eo基表面活性剂的云点温度,乳液从溶液中破碎。

Al Kidd还知道,客户的丙烯酸水溶液分散液中含有乙二醇醚溶剂作为偶联剂。偶联溶剂用于水溶液分散,以确保中和后的丙烯酸聚合物在水中保持可溶性。在涂料工业中,乙二醇单丁基醚(EB)溶剂是最好的偶联溶剂。188BET竞彩这种溶剂和润滑油乳液中的表面活性剂一样,也是由环氧乙烷制成的。

Al Kidd还知道,在结构上与tergiol表面活性剂非常相似的基于eo的乙二醇醚溶剂,也表现出与基于eo的表面活性剂相似但不寻常的行为。这些eo基溶剂在加热时会失去溶解度。EB溶剂在室温下完全溶于水,但当加入重量为30%的水时,在110ºF以上分离并变得不相溶。艾尔还知道德州那个夏天的气温创下了历史新高。可想而知,仓库的温度可能超过110华氏度。

下面的图1是一个相图,显示了EB/水混合物如何在高温下形成两相。

Al还知道,配方商确保EB不分离的最简单方法是加入二乙二醇单丁基醚(DB)溶剂。这就是为什么许多较老的配方同时使用EB和DB来将聚合物耦合到水中。当用DB:EB混合物代替纯EB体系时,不混相温度提高到150ºF以上。最常见的是,DB溶剂的添加量为总耦合溶剂的30%。

阿尔·基德从事涂料配制已有30多年。他从前联合碳化物公司学习了使用溶剂的涂料配方。碳化物公司对制造水基涂料所用的乙二醇醚有独特的命名方法。例如,他们没有将乙二醇单丁基醚命名为“EB溶剂”,而是使用了丁基Cellosolve的商品名称。同样地,二乙二醇单丁基醚被碳化物称为丁基碳化物。由于EB是目前使用最广泛的乙二醇醚,Al称丁基Cellosolve (EB溶剂)为Cell,称丁基Carbitol (DB溶剂)为Carb。当Al建议Lindsay向细胞中添加一些碳水化合物时,他说她需要将一些二乙二醇单丁基醚与乙二醇单丁基醚混合,以提高不混溶温度。

丁基纤维素溶液溶剂/水的相互溶解度随温度的变化。
图1:丁基纤维素溶液溶剂/水的相互溶解度随温度的变化。