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pH调节剂的使用现状和发展趋势李春波

2022年08月12日

pH调节剂的使用现状和发展趋势

简述了pH值对乳液和涂料的作用。介绍了几种常用的pH调节剂，并对其性能进行了比较，以及如何选用和今后的发展趋势。

1 pH值对乳液和涂料的作用

调节乳液和涂料pH值的助剂称为pH调节剂它是一个小助剂，人们对它不是那么重视。其主要功能是调节控制乳液和涂料的pH值。

乳胶漆的主要成分是乳液。乳液在聚合时，为了获得较好的附着力，往往在配方中含有少量的可聚合酸，如丙烯酸和甲基丙烯酸。聚合结束后，加pH调节剂，把酸中和成盐，提高黏度，并在偏碱的条件下能保持长期稳定。涂料的pH值对其贮存稳定性、抗腐败、防腐蚀、黏度及涂膜的性能均有一定的影响。

涂料制造过程中使用碱溶胀类增稠剂。这类聚合物一般带有较多数量羧基，进入水相遇碱中和，生成聚合物盐类，显示出黏度。配方中有纤维素增稠的涂料在微碱的条件下纤维素比较容易溶解。

2 常用pH调节剂

常用pH调节剂有链烷醇胺和氨水等，其性能如表1所示。它们各有特点。Advantex和Vantex T的结构式和化学文摘号是推测的。

pH调节剂的性能

除氨水和二甲基乙醇胺外，它们的沸点在150°C以上。蒸气压越低，沸点越高，挥发一般就越慢，气味也越低，同时涂膜抗粘连性会变差。PKa是酸度系数。较高的PKa 值表示较有效的pH调节，或较高pH使用值。较高的PKa值，较低的分子量，表示pH调节剂用量较低。再考虑pH调节剂价格，就能大致确定pH调节剂的使用成本。

2.1 链烷醇胺

在涂料中，链烷醇胺具有调节和稳定pH值、促进颜料、填料分散、提高树脂溶解性等作用。它们的结构特点是分子中都具有氨基和羟基，存在孤对电子，能从水中接受质子，呈碱性，属中强碱。同时存在氢键，能溶于水。它们是使用最广的pH调节剂。其代表性产品是AMP-95,学名是2-氨基-2-甲基-1-丙醇，结构如图1所示。

AMP-95结构式

AMP-95和AMP-90的区别仅在浓度不同。AMP-95有机胺含量约为95%，而AMP-90有机胺含量为90%左右。我国一般用AMP-95，而欧洲通常用AMP-90。AMP-95和AMP-90的优点是调节后乳胶漆pH值稳定。由于随后的挥发，对涂膜耐水性也没有影响，耐洗刷性也能得到提高。它还兼有分散作用，能提高有光乳胶漆的光泽，是一种多功能助剂。缺点是有一定气味，要注意与防腐剂的相容性。AMP-95的性能如表2所示。

AMP-95的性能

Arkema公司的Alpamine N41、Taminco公司的AdvantexpH调节剂，是丁基乙醇胺;华夏的HX-6130水性多功能助剂，是低分子有机胺化合物，沸点162 ℃，闪点82 ℃，折光系数1.45。它们虽有差别，但与AMP-95基本属于同类产品。

MMAE(N-甲基乙醇胺)，为无色透明液体，属于中强碱，有表面活性剂的功能。由于较高蒸气压和较低的沸点，所以挥发比AMP-95快。其PKa值略高于AMP-95，因此pH调节性略高于AMP-95。

DMEA (二甲基乙醇胺)，由于较高蒸气压和较低的沸点，所以挥发比AMP-95和N-甲基乙醇胺都快。其PKa值低于AMP-95，因此pH调节性不如AMP-95,如海名斯－德谦公司产品。

单乙醇胺，是中强碱，有氨味，有极强的吸湿性，有乳化和分散作用，也有起泡作用。对眼睛和皮肤有严重的刺激和灼烧性。

二乙醇胺，碱性比乙醇胺弱，沸点268 ℃，高于VOC标准250 ℃，有氨味，挥发慢，有吸湿性，表面活性剂作用。对眼睛和皮肤有严重的刺激性。

三乙醇胺，碱性比二乙醇胺弱，由于低蒸气压和高沸点，所以很低氨味，挥发很慢。对眼睛和皮肤有刺激性。

2.2 氨水

氨水是氨的水溶液，一般含氨28%～29%，其分子式是NH4OH，其沸点低，挥发速度快，对早期涂层性能影响小，价格便宜，但有刺激性氨气味，在涂料贮存期间易发生pH值的改变。

2.3 NaOH和KOH

也有以NaOH和KOH溶液为pH调节剂。它们是强碱，用量低，其优点是无气味，pH值稳定，但因为其不挥发，所以对涂膜耐水性会有一定影响。

3 不同pH调节剂性能比较

不同pH调节剂性能比较如表3。

不同pH调节剂性能比较

4 pH调节剂的选用

因为涂料一般是碱性的，pH值通常为7.5～9.5，因此，往往采用碱性物质为pH调节剂。为了达到既有效调节，又安全可靠，绝大多数选用中强碱。酸碱性的划分如表4。

酸碱性的划分

为了少影响或不影响涂膜的性能，pH调节剂最好是挥发性的。涂料成膜后，pH调节剂离开涂膜。pH调节剂如果还有帮助涂料生产和成膜的功能，那更值得欢迎。

综上所述，链烷醇胺能满足以上要求，应属首选。如果要生产低气味、低VOC或零VOC涂料，那就要选用AEPD? VOX 1000和Vantex T类产品了。

5 pH调节剂的发展趋势

起初，pH调节剂基本使用氨水和氢氧化钠等无机类产品。随后，pH调节剂从氨水和氢氧化钠等无机类产品发展为AMP-95类沸点150～200 °C链烷醇胺产品。由于VOC和气味的考虑，现在又有向沸点250 °C以上的链烷醇胺产品发展的趋势。例如，Dow公司旗下的Angus公司在AMP-95的基础上，开发了AEPD? VOX 1000，便于比较，将其结构式示于图2;Taminco公司在Advantex的基础上，推出Vantex T，其结构式如图3。值得注意的是，这些沸点在250 °C以上的、低蒸气压的链烷醇胺，在降低VOC和气味的同时，也降低pH调节性和涂膜的抗粘连性。当然，二乙醇胺和三乙醇胺的沸点也在250 °C以上。

AEPD VOX 1000结构式

除环境友好外，p H调节剂发展的另一个趋势是多功能化。如助分散、助成膜、提高涂料冻融稳定性和改善初期抗裂性等。