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一、術語和定義

乳化劑 (Emulsifier) 是能夠改善乳濁液中各種構成相之間的表面張力，使之形成均勻穩定的分散體系或乳濁液的物質。乳化劑是表面活性物質，分子中同時具有親水基和親油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面張力和減少形成乳狀液所需要的能量，從而提高乳狀液的能量。

二、相關標準

GB/T 6369-2008《表面活性劑 乳化力的測定 比色法》

GB/T 11543-2008《表面活性劑 中、高黏度乳液的特性測試及其乳化能力的評價方法》

HG/T 2500-2011(2017)《乳化劑S-60》

HG/T 3508-2010(2017)《乳化劑S-80》

HG/T 3509-2012(2017)《乳化劑T-60》

HG/T 3510-2012(2017)《乳化劑T-80》

HG/T 4037-2008(2017)《乳化劑FM》

HG/T 4305-2012(2017)《乳化劑S-20》

HG/T 4306-2012(2017)《乳化劑S-40》

HG/T 4307-2012(2017)《乳化劑S-65》

HG/T 5000-2016(2023)《乳化劑OS》

HG/T 5001-2016(2023)《乳化劑S-85》

三、乳化劑的分類

根據HLB值，將乳化劑分為油包水型 (W/O型，即親油型) 及水包油型 (O/W型，即親水型) 兩大類。前者使水分散到油中，如單硬脂酸甘油酯；后者使油分散到水中，如蔗糖酯、大豆磷脂等。根據乳化劑親水基的特性，可以分為：

1. 陰離子型乳化劑

這類乳化劑在水中電離生成帶陰離子的親水基團，如脂肪酸皂、烷基硫酸鹽 (十二烷基硫酸鈉) 、烷基苯磺酸鹽 (十二烷基苯磺酸鈉) 、磷酸鹽等。陰離子乳化劑要求在堿性或中性條件下使用，不能在酸性條件下使用。也可與其他陰離子乳化劑或非離子乳化劑配合使用，但不得與陽離子乳化劑一起使用。具體有：

羧酸鹽型：如硬脂酸鈉鹽 (C??H??CO?Na)；

硫酸鹽型：如十二烷基硫酸鈉鹽 (C??H??OSO?Na)；

磺酸鹽型：如十二烷基苯磺酸鈣鹽；

磷酸酯類：如脂肪酸磷酸酯。

2. 陽離子型乳化劑

這類乳化劑在水中電離生成帶陽離子親水基團，如N-十二烷基二甲胺及其他胺衍生物、季銨鹽等。陽離子乳化劑應在酸性條件下使用，不得與陰離子乳化劑一起使用。具體有：

胺的衍生物：如N-十二烷基二甲胺。

3. 非離子型乳化劑

這種乳化劑在水中不電離。其親水基是各種極性基，如聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇等。具體有：

吐溫類：如聚山梨醇酯 (Tween) 系列；

司盤類：如失水山梨醇脂肪酸酯 (Span) 系列；

脂肪醇聚氧乙烯類：如脂肪醇聚氧乙烯醚 (AEO) 系列。

根據乳化劑的來源，可分為合成的與天然的。上述各種乳化劑均為合成的；天然乳化劑有卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯膠等。乳化劑除乳化作用外，還具有增溶、滲透、潤濕、去垢等作用。

四、乳化劑的選擇與應用

一般來說，能夠在乳液聚合中形成膠團并能引發聚合反應的乳化劑，通常是碳原子數在10~12以上的表面活性劑。另外，乳化劑還能在乳液聚合反應中和聚合反應結束后賦予乳液分散穩定劑，且不與單體和引發劑及其他添加劑反應，不能給涂料帶來不良影響（影響涂料的調制、輸送和涂布施工等）。

迄今為止，還沒有統一的標準用來選擇乳液聚合用乳化劑。各種乳化劑的選擇仍需要通過反復實驗以判斷優劣。水性涂料優先參考HG/T 3510-2012(2017)《乳化劑T-80》或MS-1乳化劑技術指標，油包水型涂料需符合HG/T 3508-2010(2017)《乳化劑S-80》的乳化性能要求。這里列舉一些選擇乳化劑的經驗：

1. 優選離子型乳化劑，因為它賦予分散粒子以靜電荷，通過靜電斥力作用使乳液獲得分散穩定劑；

2. 采用陰離子型乳化劑和非離子型乳化劑混用，可取得更好的乳化和乳液穩定效果；

3. 選擇與乳化物質結構類似的乳化劑，以增強乳化效果；

4. 使用對單體有更大加溶能力的乳化劑；

5. 所用乳化劑不應干擾乳液聚合反應，并有良好的聚合穩定性和貯藏性。

五、乳化劑的幾個重要性能指標

CMC值-臨界膠束濃度：指能夠形成膠束的最低表面活性劑濃度。濃度低于CMC值時，乳化劑以單個分子狀態溶解于水中，形成真溶液；高于CMC值時，則乳化劑分子聚集成“膠束”，親水基團指向水相，親油基指向膠束內核，每個膠束由50~100個乳化劑分子組成。因此乳液聚合時其濃度必須大于CMC。

HLB值-親水親油平衡值：每個表面活性劑分子都含有親水、親油基團，這兩種基團的大小和性質影響其乳化效果。通常用HLB值表示表面活性劑的親水、親油性。HLB越大親水性越強，HLB值一般在1~40之間。乳液聚合常選用陰離子水包油型 (O/W) 乳化劑，HLB值通常在在8~18之間。復合乳化劑具有協同效應，復合乳化劑的HLB值可以用這幾種乳化劑HLB值的質量平均值進行計算。

陰離子乳化劑的三相平衡點：即陰離子乳化劑處于分子溶解狀態、膠束、凝膠三相平衡時的溫度，亦稱為克拉夫特點 (Kraft point)。高于三相平衡點，凝膠消失，乳化劑僅以分子、膠束狀態存在；但當低于三相平衡點時，乳化劑分子以凝膠析出，失去乳化能力。乳液聚合溫度應選擇高于三相平衡點。非離子型表面活性劑無三相平衡點。

非離子型表面活性劑的濁點：非離子型表面活性劑的水溶液加熱至一定溫度時，溶液由透明變為混濁，出現這現象的臨界溫度即為濁點 (cloud point)。非離子型表面活性劑之所以存在濁點是由于其溶解特點決定的。非離子型表面活性劑的水溶液中，表面活性劑分子通過氫鍵和水形成締合體，從而使乳化劑能溶于水形成透明溶液。隨著溫度的升高，分子運動能力提高，締合的水層變薄，表面活性劑的溶解性大大降低，即從水中析出。因此，乳液聚合溫度設計的應低于非離了型表面活性劑的濁點。