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水溶膠

以水作為分散介質的溶膠

水溶膠是以水作為分散介質的溶膠。其中分散相的粒子可以是單個大分子，也可以是許多分子的聚集體。這種分散體系有很大的相界面，很易破壞而聚沉且不能復原，其特性是不穩定、不可逆、不均勻和特有的分散度。具有布朗運動、丁鐸爾效應和電泳、電滲等現象。

自然界的江、河、湖、海都不同程度上有水溶膠的性質，如黏土微粒、有機質(如腐殖酸等)和天然水中的鐵、鋁、錳的氫氧化合物都是水溶膠，能吸附水中以離子態、分子態存在的污染物。

基本介紹

水溶膠簡稱“溶膠”。是蒸餾過程的副產品，這種由水蒸氣凝結成的芳香水過去常常被蒸餾成精油。它們是以水為基礎的物質，而不是溶解在油里或乳液中的物質。由難溶物分散在水介質中所形成的溶膠二其中的粒子可以是單個大分子，也可以是多個分子的聚集體。該體系有很大的相界面，極易被破壞而聚沉，且不能復原，因而熱力學上是不穩定、不可逆的體系。

製備方法

水溶膠為聚合物分散體系，其粒子直徑落在0.01~0.05之間，比常規聚合物乳液乳膠粒直徑(0.1~1.0)要小，為透明或半透明液體。其製備方法如下：

①將甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯等疏水性單體，加入1~8份丙烯酸或甲基丙烯酸，或者4~8份馬來酸或衣康酸，進行常規乳液共聚合，製成含羧基聚合物乳液，其平均粒徑約為0.2，乳液的最低成膜溫度應控制在25~50℃。

②加入粉碎劑（Comminution agent）使乳膠粒溶脹，在70℃下並在強烈攪拌作用下，將乳膠粒打碎，分散成直徑更小的水凝膠顆粒。所用的粉碎劑應當易溶於水，並可溶脹聚合物乳膠粒，且應當不和氨水反應，其加人量應為聚合物質量的12%~100%。常用的粉碎劑有乙醇、乙二醇單丁醚、二甘醇單乙醚等。

③加入氨水，在攪拌作用下即變成透明或半透明的水溶膠。水溶膠粒子直徑小，最低成膜溫度低，粘度小，流平性好，可製成均勻、緻密、高光澤度的塗膜。

存在介質

自然界的江、河、湖、海都不同程度上有水溶膠的性質，如粘土微粒、有機質（如腐殖質等）、和天然水中的鐵、鋁、錳的氫氧化合物都是水溶膠，能吸附水中以離子態、分子態存在的污染物。水溶膠是水污染化學研究中的重要內容之一，其理論可應用到水的凈化問題上。

化學特性

這種分散體系有很大的相界面，很易破壞而聚沉且不能復原，其特性是不穩定性、不可逆性、不均勻性和特有的分散度。具有布朗運動、丁鐸爾效應和電泳、電滲等現象。

主要特點

水溶膠是以水為分散介質、透明或半透明、介於乳液和溶液之間的中間狀態交替分散液，其粒徑為10～100nm，有較高的分散穩定性，配伍形成塗料，其綜合性能優異。水溶膠的製備通常是通過乳液聚合或懸浮聚合之後再加氨細化得到，但固化后乳化劑殘存在塗膜中，使塗層的附著力、光澤和防水性能變差，影響其應用。

採用相反轉乳化法製備無皂水溶膠，消除了單體在水中溶解度的差異，單體進入共聚物的比例只與單體之間的竟聚率有關，因此可以較自由地調節親水單體／疏水單體的比例、軟／硬單體的比例。同時，利用聚合物主鏈上親水基團的自乳化能力。

應用

由於水溶膠塗膜耐水性、耐鹼性和對顏料的適應性差，故在實際應用中需要加入20%一30%聚合物量的三聚氰胺六羥甲基乙基醚作為交聯劑，可用作鋼鐵、銅、鋁等金屬的高光澤塗料，可用噴塗、刷塗、漬塗等方法進行施工。

2015年2月，自德州農工大學的科學家利用水溶膠材料開發出新的載葯系統。這種載葯系統可以利用水溶膠材料上的微孔包載藥物並起到緩釋的效果。研究人員將一種細胞壁中常見的藻阮酸鹽與碳酸鈣納米顆粒結合起來而形成了這一納米載葯系統。研究人員介紹說這一材料在藥物包載和體內成像上都會有重要應用。

水溶膠