当谈到绿色化学时，总是很难定义到底什么是绿色。1998年，保罗·t·阿纳斯塔斯博士发表了他的《绿色化学12原则》(1)，2003年发表了《绿色工程12原则》(2)，这两项原则在今天被普遍接受。科尼思将这些国际公认的原则作为概念、产品和工艺发展的指南针，并以这些原则为基础，根据相关市场需求确定了七个效益维度，以提供真正的绿色化工解决方案。
绿色高效表面活性剂
在过去几年的努力中，我们已经证明，开发基于可再生能源的产品是有可能的，这些产品比基于化石的产品具有更高的性能水平，并代表了行业真正的绿色替代方案。科尼丝使用的50%的原料是可再生的，即天然油脂188金宝搏bet官网和植物提取物。新型可再生非离子活性剂是一种高效的表面活性剂，对乳液聚合过程以及终端用户的应用都有好处。它们很容易降解，不含任何有毒化合物。它们是FDA批准的，增加了与它们接触的工人的安全和健康保护。
乳液聚合中的非离子表面活性剂
乳液聚合是一种不溶于水的单体在水相中乳化的自由基链式生长反应。最终的产品是一种高分子量的聚合物或共聚物，由数十亿个分散在水中的亚微米胶束组成，由表面活性剂稳定，即所谓的“乳胶”。乳汁主要用作成膜物质或涂料粘合剂、增稠剂或流变改性剂。
通常在聚合过程中使用的表面活性剂也通过胶束之间的静电排斥作用为乳胶提供最终的胶体稳定性。然而，为了提高乳胶的长期稳定性，非离子表面活性剂添加在过程的最后。非离子表面活性剂由疏水部分和长链亲水部分组成，它们连接在同一分子中。当非离子表面活性剂的疏水端融入胶束中时，长亲水性链指向远离胶束并提供相对于其他胶束的空间稳定性。
当涉及到乳胶的应用时，表面活性剂也起着重要的作用。由于乳胶的应用通常意味着它的不稳定和随后的聚合物膜或相的形成，表面活性剂必须能够允许这种凝聚而不影响聚合物颗粒的特性。如果表面活性剂的设计能使它们的性能协同提高所选聚合物的性能，那就更好了。
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没有凝胶
非离子表面活性剂在乳液聚合过程中通常要用水稀释。制造商通常提供活性物质含量高的非离子表面活性剂，以降低运输成本。一些乳胶制造商倾向于在向乳胶中添加表面活性剂之前，先向表面活性剂溶液中加水，以减少活性物质的含量。另一些人将表面活性剂应用到他们的过程中，并利用乳胶中的水提供的稀释效果。在任何情况下，当应用时，表面活性剂在其水环境中的浓度通常会发生显著变化。
工厂操作人员清楚地知道，表面活性剂的稀释常常伴随着液晶凝胶相的形成，这种凝胶相要么以各种大小的固体颗粒的形式出现，要么以大块块的形式出现，甚至可以阻止容器的搅拌。在任何一种情况下，凝胶相破坏乳胶的均匀性，通常不重新溶解，除非非常缓慢。科宁非离子表面活性剂的新类别是专门设计，以避免液晶凝胶相的存在在水表面活性剂环境在20°C或以上的整个浓度范围。
图1给出了含30摩尔EO的非离子表面活性剂固、液相之间的相限。将该新型非离子表面活性剂与标准非离子表面活性剂和含30 EO的异三醇进行了比较。每种表面活性剂的活性物质用水稀释，然后按10%的步骤调整到不同浓度。每个样品的凝胶化温度在冷冻/解冻实验中确定。
如图1所示，在活性物质浓度为70%的情况下，科宁提供的含30 EO的新型非离子表面活性剂可以在10℃以上的温度下很容易被水稀释，而不会出现凝胶相。相比之下，一个标准的30 EO非离子将凝胶的活性物质从70%稀释到55%，在相同的温度下。甚至在高达30°C的温度下，异十三醇30 EO形成60% - 40%活性物质之间的液晶颗粒。对于后一种产品，只要加入少量的水，就会在生产过程中造成严重的问题。
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图2给出了将在市场上上市的具有不同程度乙氧基化程度的新型非离子表面活性剂的相边界。由于新型非离子表面活性剂具有优异的相行为，工厂操作人员可以通过更快速地将非离子表面活性剂添加到他们的过程中，而不承担形成凝胶的风险，从而更容易地从工艺优势中获益。在添加表面活性剂的温度方面，它们也更加灵活。
低发泡
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泡沫的形成是工业生产中普遍关注的问题。在乳液聚合过程中，通过搅拌可以在整个过程中产生泡沫，特别是在聚合反应结束时，当未反应单体在减压下从反应器中蒸馏出来时。泡沫的存在可以显著减缓一个过程，特别是当它的崩溃过程非常缓慢的时候。科宁的新型非离子表面活性剂在表面活性剂溶液和成品乳胶中都能提供快速的泡沫坍塌。
图3提供了泡沫柱随着新型非离子型化合物对抗乙氧基异十三醇的时间变化情况。泡沫柱是通过在SITA泡沫测试仪中以1100转/分的速度在去离子水中搅拌1%的表面活性剂溶液1分钟产生的。泡沫柱的实际高度由电极检测。
根据图3，那些含有至少20摩尔EO的新型非离子物比乙氧基异三甲醇生成的泡沫更少。此外，泡沫柱的衰减速度要快得多。特别是，开发出的发泡性能非常低的新型非离子泡沫在5分钟内完全破裂。
低倾点
原料的低倾点对于位于冬季寒冷地区的生产工厂非常188金宝搏bet官网重要。对于这些工厂，最好使用在运输和储存过程中倾点低于环境温度的原料，因为只有这样的材料保持液188金宝搏bet官网体和均匀，因此可以用于加工，而不需要额外的加热或搅拌。新型非离子表面活性剂通常具有较低的倾点，其中一种特别设计的产品的倾点为-22°C。
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胶乳稳定
除了这些易于处理的优点外，新型非离子表面活性剂在胶束和乳胶稳定方面表现出了良好的性能。图4显示了以聚氧基C12/14脂肪醇硫酸盐(30 EO)为阴离子表面活性剂和以新型非离子表面活性剂或标准表面活性剂后稳定的苯乙烯丙烯酸乳状液的电解质稳定性。对乳状液的稳定性进行了评价，以对抗电解质水溶液的加入。
同样的乳汁也对其冻融稳定性进行了测试。每个样品都被冷却五次至-5°C，然后再次加热至室温。每次循环后，对样品的均匀性进行分析。第5个循环结束后，开始下一系列循环，最低温度分别为-10℃和-15℃。采用新型非离子表面活性剂制备的乳状液在-15°C条件下能承受5个循环，且不失去其均匀性。这些试验，以及进一步的检查，强调了新的非离子表面活性剂作为乳液聚合过程后稳定剂的适用性和优异性能。
外墙涂料发泡性能低
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指出了新型非离子表面活性剂易于处理的优点以及作为乳胶稳定剂的优异性能。它们的低发泡性能不仅限于乳液聚合过程本身，还反映在最终用户的应用中，例如用于户外的涂料。
制备了标准预混合料，并用TiO2着色。在此预混合基础上，通过添加四种不同的苯乙烯丙烯酸酯聚合物乳剂制备了四种外部涂料，这些乳剂的制备过程中使用了不同的非离子表面活性剂。乳剂(A)是一种商用的苯乙烯丙烯酸酯乳剂，(B)是使用具有30 EO单位的新型非离子表面活性剂制备的，(C)使用专门为低发泡性能设计的新型非离子表面活性剂，(D)使用标准的非离子表面活性剂。用一个40毫米齿的轮子以3000转/分的速度搅拌3分钟，将空气带入成品油漆中。
每种涂料的发泡性能在搅拌后直接、30分钟、90分钟和20小时后通过密度测量来确定。密度越高，达到高密度越快，消泡性能越好。图5显示了含有新型非离子表面活性剂的涂料显著提高的消泡性能，这是专门为其低发泡性能设计的。
结论
科宁公司开发的新型非离子表面活性剂不形成凝胶相，具有低发泡和低倾点，具有令人信服的易处理性能。这些优点都伴随着出色的稳定性能。它们的优势属性帮助制造商优化和加速他们的过程，甚至改善最终的应用。它们的特点是可再生绿色材料的含量高，从而支持了“绿色”的趋势。
本文在美国涂料大会上发表，夏洛特，北卡罗来纳州，2010。
