2006年，涂料市场上销售的apeo包括22,700公吨辛基苯酚(OPEs)和17,700公吨壬基苯酚(NPEs)乙氧基酯。这些量既可直接用于涂料配方，也可用于乳液聚合。(2)这些特殊的聚氧乙烯酯是首选的润湿剂，因为它们提供了成本效益，同时保持了许多涂料和非涂料应用的适应性。图1给出了每个APEO的示例结构。
apeo替代的最新趋势
尽管apeo有上述所有的优点，但在北美的使用已经开始下降。在过去的两年里，这种趋势在家用洗涤剂的应用中非常引人注目，现在正转向许多工业应用。各种举措促使涂料制造商寻找APEO替代品。(3-6)传统的APEO替代品，如线性乙醇乙氧基酯、二次乙氧基酯、OXO酒精乙氧基酯等填补了这一空白，但在许多情况下，这些替代品在包括涂料配方和乳液聚合在内的广泛应用中不具有相同的多用途性。
更新的APEO替代品
在之前的工作中，评估了APEOs的替代品用于乳液聚合。研究结果表明，从新型疏水分子中提取的醇乙氧基酯能更好地匹配辛基酚和壬基酚的性能。这些包括以正丁烯为原料的异三烯醇(TDA)和以费托法(FT)为基础的醇(FT- oxo)，碳范围为12至13(见图2)。此外，上述工作还表明，这些醇的窄范围乙氧基化对于更好地匹配apeo所呈现的性能很重要。窄范围的乙氧基化催化剂产生的高摩尔乙氧基酯，其分布甚至比apeo所呈现的更窄(8-9)，这已经比传统催化的乙氧基酯的分布明显更窄。当与新型疏水剂配合使用时，使用这些窄范围(NR)非离子表面活性剂进行乳液聚合被证明具有协同作用，其性能与NPE或标准OPE相同或更好。
应用之前的知识
之前的工作同样集中在乳液聚合上。因此，通过本研究中涉及新型疏水剂和窄范围乙氧基化技术的知识，并将其应用于低摩尔乙氧基醚，可以找到更好的APEO替代润湿剂。非离子润湿剂的工业标准是含有9.5摩尔EO的OPE (OPE-9.5)。这种表面活性剂，像大多数APEO一样，在广泛的涂料配方中非常通用。同样，窄范围乙氧基化催化剂用于匹配OPE的峰值乙氧基化分布和OPE-9.5中存在的非常低的未乙氧基化材料(游离醇)。因此，与OPE相比，窄范围(NR) TDA和FT-OXO乙氧基盐将再次进行评估。为了更好地证明上述讨论的醇乙氧基酯作为APEO替代润湿剂的性能，在标准涂层配方中使用这些替代乙氧基酯作为表面活性剂进行了一项研究。下面几节将讨论评价的表面活性剂、涂层配方、采用的分析方法以及得到的涂层的性能。
实验
在以下研究中比较了三种表面活性剂:工业标准(9.5摩尔的辛基苯酚乙氧基酯)，9摩尔的窄量程正丁烯基异三醇乙氧基酯，7摩尔的窄量程FT-OXO醇乙氧基酯。表2中列出了每一个的属性。
使用dinen1772中概述的方法，测试比较了在去离子水中25秒润湿小棉花盘所需的表面活性剂浓度。表面活性剂的浓度越低，润湿效果越好。该测试也可以在固定的表面活性剂浓度下运行，并以秒为单位测量棉盘的湿润时间。通常情况下，用于润湿的低浓度表面活性剂改善了涂料配方中大多数颜料的分散性能。作为参考，9摩尔的壬基酚乙氧基酯(NPE-9)也被检查。
本研究采用了标准的室外装饰房屋涂料配方，如表3和表4所示。被评估的三种表面活性剂在配方的研磨部分被交替使用作为“表面活性剂”。每一种涂层都是按照标准做法制备的。也就是说，研磨部分被剪切，直到达到7+粒度的Hegmann规。然后加入放水材料进行搅拌，得到最终配188金宝搏bet官网方涂料。
涂料分析
使用以下测试对每种涂层进行评估。耐冻融性(ASTM D 2243)
对每种涂层进行初始分析和三次冻融循环后的分析。对涂层进行了粘度和pH分析。然后，每一个都被抽出来，晾干24小时。在60°和85°对每层涂层进行光泽度测量。
热老化稳定性(ASTM D 1849)
对三种样品涂层的储热性能进行了分析。样品在50°C下进行初始测试和4周后测试。记录每个样品的粘度和pH值变化，以及任何沉降和脱水高度的观察结果。接下来，将每一层涂层拉下来，晾干24小时。在60°和85°下测量每个样品的光泽度。
低温聚结(修正ASTM D 3793)
每一层涂层都按规定画在未密封和密封的面板上。然后，将其置于ASTM要求的40°F的冷箱中24小时，最后，通过视觉观察和记录涂层的表面外观，而不是进行反射率测量。
颜色认可(ASTM D 4838)
10个Colortrend®888系列色基从赢创®获得用于颜色验收测试。
结果与讨论
润湿分析在图3中，确定每种表面活性剂的浓度以产生25秒的润湿时间。OPE-9.5的浓度低于NPE-9。然而，NR TDA-9和NR FT-OXO-7需要更低的浓度，因此根据浓度，它们是更有效的润湿剂。对此有两种可能的解释。首先，由于NR FT-OXO-7只有7摩尔的EO，它实际上是一个更低的分子量，这意味着在给定的重量百分比浓度下存在更多的分子。分子数量的增加允许更多的与衬底(棉花盘)相互作用，并导致更快的湿润。其次，对于NR TDA-9，润湿性的增加可以归因于疏水性剂的致密性。(10)TDA疏水性剂多样化的异构疏水结构导致了更好的界面/胶束填充，降低了表面活性剂的CMC。这与辛酚疏水性物中存在的单一异构体形成对比。
冻融测试表明，OPE-9.5的粘度和光泽度的初始值几乎没有偏差(见表5)。同样，每种备选表面活性剂在这些测试条件下的表现都很好。所看到的变化被认为在评价方法的标准偏差和精度范围内。
表面活性剂长期稳定性试验结果见表6。每种涂层在保持Stormer粘度的同时，都表现出最小的高剪切粘度降低。此外，润湿剂的脱水作用是相当的;然而，与OPE-9.5相比，APEO替代品在50°C下放置四周后，光泽度略有下降。
低温聚结试验表明，OPE-9.5涂层在过密封图和未密封图上分别有轻微到中度开裂。相比之下，NR TDA-9和NR FT-OXO-7涂层没有开裂，表现优于对照组。因此，在低温条件下，采用APEO替代品改善了涂层的聚结性。
颜色研究考察了三种表面活性剂与各种标准颜色的相互作用。使用OPE-9.5的涂层设定为每个颜色(100.0)的标准。接下来，对每种颜色的两种表面活性剂替代品进行测试，并与OPE-9.5对照计算值。这些值如表8所示。颜色接受度值低于100表明颜料颜色低于OPE对照，而颜色接受度值高于100表明颜料比OPE对照更强烈。结果表明，在所有情况下，NR TDA-9和NR FT-OXO-7表面活性剂的耐色性均等于或优于OPE-9.5标准表面活性剂。总的来说，在大多数颜色接受度比较中，NR TDA-9的值略高。
结论
在过去的40年里，APEOs一直是乳液聚合过程和涂料配方的首选表面活性剂;然而，由于各种倡议，必须开发APEO替代品。通过利用窄范围乙氧基化和新型乙醇原料，非apeo表面活性剂的性能可以更好地匹配apeo的性能。本文将APEO标准与两种新型非APEO润湿剂进行了比较，证明了新型表面活性剂生成的涂层性能等于或优于APEO工业标准。本文在2009年由南密西西比大学聚合物与高性能材料学院和南方涂料技术学会主办的水性研讨会上发表。188金宝搏bet官网
