涂料生产商有许多碱可以调节ph值。最常用的碱是胺、氨和/或苛性碱。由于其理想的中和性能和一般较低的气味，烷醇胺碱是最受欢迎的。胺基允许形成胶体兼容的铵盐，而苛性导致胶体不稳定的钠/钾盐，如下面的两个化学方程所示。

苛性碱具有成本低的经济优势，但苛性碱与许多稳定胶体的不相容性使其应用存在问题。在以前的一些文章中已经讨论了油漆中烷醇胺与苛性的主题，其中苛性的使用已被证明会导致水斑点和水敏感性增加，降低粘度稳定性和一般的胶体不稳定性。许多这些有害影响都与降低胶体稳定性的潜在机制有关。

乳状液的稳定性

化妆品化学家韦纳，²其中，已经指出乳液的稳定性取决于乳化剂聚集在油水界面。因此，中和乳化剂不能太亲水或太疏水。在例如聚丙烯酸酯乳化剂的中和中使用亲水性太强的碱(如苛性碱)，会导致离子型聚丙烯酸酯变得太易溶于水相。胺类，特别是具有平衡亲疏水性质的胺类，能够更好地使聚丙烯酸酯脱质子，同时仍然不会使其过于水溶性。

乳剂是由两种不相溶的液体(如油和水)迅速混合而成的。一种液体在另一种液体的连续相中变成小液滴的分散相。双相乳液混合前后的能量差可计算为:

你可以想象最初的一滴油悬浮在一个装满水的烧杯中间。液滴迅速与水混合形成乳液。两种液相(油和水)与空气和玻璃的相互作用前后大致相同。从上面方程中的五项来看，很明显只有最后一项和熵(包含在Gwater和Goil中)在混合时发生了显著的变化。因此，混合能量可以近似为:

达沃特/油项表示两相混合后界面面积的变化。油水接触界面面积的变化是乳化液形成的结果。

这种界面面积变化的大小可以通过快速计算得到，如图所示图1．球体的表面积是4pr2，球体的体积是(4/3)pr3。如果我们想象一个半径为1厘米的油滴(μ =微米，半径= 1x104 μ，表面积= 1.26x109 m2，体积= 4.19x1012 m3)被混合到水相中，直到它分散成半径为1微米的液滴(表面积= 1.26x109 m2，体积= 4.19x1012 m3，形成1x1012滴，总表面积为1.26x1013 m2)，那么界面面积的变化是10,000倍的量级。如果将这滴油分散到10毫升水中，油与水之间的界面张力为30达因/厘米，则界面面积变化的总焓约为0.09卡。

混合熵通常为正，-TDSmixing将有助于乳化稳定性。界面面积增大引起的焓变也会为正，gwater/oilDAwater/oil会导致乳液不稳定，促进相聚结。只有当水/油的界面张力很低时，乳液才能达到热力学稳定。典型的商业乳剂(例如，涂料)在动力学上是稳定的，但在热力学上是不稳定的，在提高乳剂寿命上花费的大部分时间都集中在动力学稳定性上。热力学不稳定的乳液在两相结合所需的时间内是可用的，而进一步降低油相和水相之间的界面张力，则有可能获得热力学稳定的体系。

界面张力

液体/气体和液体/液体界面张力的测量表明，胺类具有降低不混相之间界面张力的独特能力。例如，参见表1中提供的室温水/空气表面张力(由最大气泡压力法确定)。计算出的胺的HLB值(%亲水分子量(MW)基于总MW ÷ 5)显示在最后一行。HLB的计算公式为亲水性MW与总MW之比乘以20。这种类型的HLB计算通常用于表面活性剂，也可以应用于低mw分子。

烷醇胺水溶液所表现出的较低的表面张力导致油漆和油漆颜料粉中颜料颗粒更好的表面润湿性。综述了一些液/液界面张力6图2．

烷醇胺水溶液所表现出的较低的液/液界面张力导致涂料中更好的颜料分散性、乳液稳定性和脱水控制。图3演示了HLB(使用上面讨论的公式计算的HLB)对涂料中乳液稳定性的影响。HLB在9到12范围内的中和剂是长寿命和稳定的乳液的最佳选择。表2显示了演示中使用的油漆公式以及每100加仑油漆的磅数。胺的用量约为每100加仑12磅，最终调整到pH≈9。

粘度稳定性

用氢氧化钠制备的涂料的粘度稳定性往往低于同类型的胺中和涂料。考虑中描述的三种比较涂料配方表3．

综述了这三种涂料的性能表4．与用烷醇胺代替无机碱的相同涂料相比，用烧碱制备的涂料的粘度随热老化而迅速下降。

粘度稳定性问题可能是由于使用NaOH(aq)或KOH(aq)作为中和基时发生的不同类型的缓冲。氢氧根是水的共轭碱，水的pKa值≈14 @ rt。烷醇胺是相应铵离子的共轭碱，涂料中使用的典型烷醇胺的pKa值在9 ~ 11之间。只要已知化合物的pKa，就可以用Henderson-Hasselbalch方程来表示溶液的pH值与质子化化合物与非质子化化合物的比值之间的关系

当pH值等于酸的pKa时，酸是一半质子化的，一半去质子化的。涂料的pH值通常在8.5到9.5之间;在大多数烷醇胺的近似pKa值范围的中心，但远低于水的pKa值。在典型的涂料中，烷醇胺以半质子化和半自由碱(即，未质子化)的形式存在，而氢氧根在pH≈9时几乎完全质子化。用氢氧根中和的涂料主要由存在的任何其他酸的共轭碱(如聚丙烯酸、树脂羧酸基等)来缓冲。碱中和涂料中酯水解和/或微生物过程产生的微量酸会迅速消耗存在的微量强碱，并且碱中和涂料将很快被另一个体系缓冲;通常是羧酸盐和羧酸对，缓冲液pH值下降到≈6或更低。由烷醇胺中和的涂料在下降到给定的低pH值之前将消耗更多的酸，因为烷醇胺在配制产品的“自然”pH值处缓冲。粘度稳定性可以显著地受到最初存在的过量氢氧根强度增加的影响，但由于不定酸的形成而迅速减少。

结论

使用苛性钠和/或苛性钾作为油漆中和基的主要有害影响来自胶体稳定性的固有降低。除此之外，氢氧化物中和系统的不同缓冲性能也有影响。涂料中的胶体系统(乳剂、颜料分散体等)在氢氧化物中和的配方中不太稳定。此外，腐蚀性中和涂料中氢氧根的轻微过量会加速酯水解，使用强碱会导致长期缓冲效果差。

参考文献

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