浅谈消泡剂的机理和应用(上)

《浅谈消泡剂的机理和应用(上)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浅谈消泡剂的机理和应用（上）摘要：本文从泡沫的定义和概念说起，对汕墨涂料中需要消泡剂起到的作用及能起到作用的物质做了浅显地介绍，着重描述了消泡剂的应用和测试方法。关键词：消泡剂、水性、涂料、测试在许多汕墨和涂料的加工住产过程屮，需要使用具有表面活性的物质來达到某些特殊的效果。例如，在水性涂料生产中，不溶于水的基料生产中，不溶丁•水的基料就需耍便用乳化剂來处理。同时，我们通过使用助剂來改善涂料的基材润湿性和颜料的分散性。表而活性剂最重要的特性是它们有集结在界面上的倾向，例如在空气/水的界面。表而活性剂在界面上的排列取决于其溶解性和化学结构。它将使界面表面张力降低,因而让体系达到稳定。但

2、表面活性剂也带来人们不愿看到的副作用——稳定涂料在生产和施工过程带入的空气，形成稳定的泡沫，这在水性涂料体系中尤为常见。一、泡沫的定义和概念泡沫可以定义为空气泡在液体介质中的稳定分散体。如杲把i般空气导入液体屮，所产生的气泡可假定成球状。山于空气的密度小于液体，因而它将向表面迁移，当气体到达不含表面活性剂的液休表面时，气泡将破裂，泡内空气消散，先前在气泡周围的液体乂融合在一起，因此，纯液体（不含表面活性剂的液体）不存在泡沫问题。在含有表面活性剂的液体中，球状气泡上升，变成稳定的宏泡（大泡）。虽然这些气泡向空气界面上升，但它们被表血活性剂分子层包围住。在空气介血上也有一层表面活性剂分子

3、的表面膜，因此，当气泡升至表面时，形成双膜层。双膜层厚度对达若干微米，这些细小的表而泡沫很稳定，较难消除。气泡上升至表血•增高而形成泡冠。随着液体从双膜层中排出，微泡会转变成动力学上稳定的宏泡，而且泡冠屮泡沫双液层变薄，使泡沫较易破裂。泡沫的稳定受若十因素影响。其中Z—的因素是稳定的夹层很薄，夹层内的液体不能排出或排出缓慢。另外占据在夹层上的表面活性剂离子之间的静电排斥力也阻止了气泡破裂。促使泡沫稳定的另一个因素是吉布斯弹性。通过拉伸具有表面活性物质的薄膜，这种弹性作用就会表现出来。在这种情况下，双膜层的表面被扩张，导致表面活性剂的浓度局部减少,表面张力升高。被拉紧了的薄膜层像一张有

4、弹性的皮一样聚扰，便到表面张力达到尽可能低的水平。水性涂料和油墨在制造或施工过程中均会产牛泡沫。制造过程中的混合，分散或过滤操作，使泡沫冠形成并上升，它会延长生产时间和减少体系的冇效容积。施工过程，集结在空气界面上的稳定泡沫在涂膜干燥后会产生常见的表面缺陷。在印刷过程屮泡沫破坏汕墨的迁移性，最恶劣的情况下甚至引致油黑从工作杷中溢出。二、需要消泡剂起到的作用口前有关泡沫形成的理论对消泡和脱泡是有区別的。消泡剂的作用是把空气截留丁•界血。脱泡剂的作用是在涂膜过程及涂膜完成后，使散布于涂膜中的微小空气（微泡），快速升到表面。但实际应用上却往往不能明确地作这种区分。消泡剂也能在某种程度上消除

5、微泡。下面讨论消泡剂在水性涂料和油墨中的消泡机制。消泡剂要显示出效果，必须满足一定的要求。其中之一就是它们必须能够破坏上述的泡沫稳定机理。为此，消泡剂在体系中要有一定的不相溶性，能够迁移到空气界面上。当然，不能出现由于使用消泡剂而引起的类似缩孔那样的严重副作用。为了能够消泡，在涂料小乳化成微小液滴的消泡剂必须和稳定泡沫的表面活性剂层结合并渗入到泡沫的双分子膜层里。接着，消泡剂必须快速展布，穿过裂开的衣血活性剂层。这时的薄膜与先前稳定夹层的表面活性剂膜相比，弹性有了显著的降低。最后，这种不稳定导致双分了膜层破裂，从而达到消泡的效果。因此，不相溶性、高展布能力和低表而张力是每种消泡剂都必

6、需具冇的重要性质。在消泡剂中加入微细的疏水粒了，例如：二氧化硅，其消泡能力会得到冇效的加强。它们的作川机理可解释为一个反湿润的过程。稳定的表面活性剂双分子膜层不能湿润疏水的固体粒子，造成局部区域表而张力不稳定，使双分子膜层破裂。三、对水性涂料和油墨有消泡作用的物质对水性休系，最大的两类消泡剂是石汕坯（矿物汕）类和硅酮类。传统上，芳香族和脂肪族的石汕衍生物被用作消泡剂组成屮的活性展布物质。早期，芳香族汕被广使用。但其对健康和环境的危害性妨碍了它们的应用。脂肪族油的毒性较小，但在水性介质中相溶性较低对中至高光泽涂料会造成严重的失光问题。用毓水或部分亲水的聚瞇改性聚硅氧烷对以得到一系列非常

7、高效的消泡剂。改性作用使消泡剂具有了非常强的展布特性，它不影响涂料的光泽，与体系相容性高。在现代水性涂料体系和汕墨体系中得到广泛应用。聚醸改性冇机硅以sI-0-C键和SI—c键的键接形式，将聚醯链段和硅氧烷链段结合在一起。硅氧烷链段提供表面活性，而相溶性的程度则由聚瞇链段的性质所决定。被消泡体系的化学性质对所选用消泡剂的化学性质有所限制。由于水性体系配方较为复杂，消泡剂的结构与其作用的范围Z间的关系难以阐述清楚。既然要求各冇不同，因而不能期望冇一种能用的方