消泡技術 | 不產生氣泡、產生氣泡、消泡、選擇消泡劑

2021-09-23 15:54

消泡技術 | 不產生氣泡、產生氣泡、消泡、選擇消泡劑



消泡劑(defoamer,anti-foamer agent)是一種能抑制、降低或消除涂料中氣泡的助劑。

涂料所用原材料如流平劑、潤濕劑、分散劑等表面活性劑會產生氣泡,顏料和填料固體粉末加入時會夾帶氣泡;在生產制造時,因攪拌、分散、研磨過程中,容易卷入空氣而形成氣泡;在涂料施工過程中,因使用前攪拌、涂覆也會產生氣泡。

氣泡的存在會影響顏料或填料等固體組分的分散,更會使涂料施工后涂膜質量變劣,因此必須加入消泡劑來消除氣泡。


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  • 不含表面活性劑的體系中,形成的氣泡因密度低而遷移到液面,在表面形成液體薄層,薄層上液體受重力作用向下流動,導致液層厚度減小。通常當層厚減小到大約10nm時液體薄層就破裂,氣泡消失。

  • 當體系含有表面活性劑時,氣泡中的空氣被表面活性劑的雙分子膜所包裹,由于雙分子膜的彈性和靜電斥力作用,使氣泡穩定,小氣泡就不易變成大氣泡,并在涂料表面堆積。


消泡劑的作用與表面活性劑相反,它具有與體系不相容性、高度的鋪展性和滲透性以及低表面張力特性,消泡劑加入體系后,能很快地分散成微小的液滴,和使氣泡穩定的表面活性劑結合并滲透到雙分子膜里,快速鋪展,使雙分子膜彈性顯著降低,導致雙分子膜破裂;同時降低氣泡周圍的液體表面張力,使小的氣泡聚集成大的氣泡,最終使氣泡破裂

有些消泡劑含有疏水性顆粒(如二氧化硅)時,疏水性顆粒滲透到氣泡的表面活性劑膜上,吸收表面活性劑的疏水基團,導致氣泡層因缺乏表面活性劑而破裂。


常用的消泡劑有低級醇(如乙醇、正丁醇),有機極性化合物(如磷酸三丁酯、金屬皂)、礦物油、有機聚合物(聚醚、聚丙烯酸酯)、有機硅樹脂(聚二甲基硅油、改性聚硅氧烷)等。


選擇消泡劑除了有高效消泡效果外,還必須沒有顏料凝聚、縮孔、針孔、失光、縮邊等副作用,而且消泡劑能力持久。根據生產廠家提供的消泡劑技術資料,結合涂料使用的原材料,經分析,通過實驗進行篩選,以獲得最佳的消泡劑品種、最佳用量和最合適的添加方法。


消泡劑的消泡性能初步篩選可通過量筒法或高速攪拌法來實現:

量筒法適用于低黏度的涂料。在具有磨口塞的50mL量筒內,加入試樣20~30mL,再加入定量的消泡劑,用手指按緊磨口塞來回激烈搖動20次,停止后立即記錄泡沫高度,間歇一定時間再記錄泡沫高度,然后各種消泡劑比較,泡沫高度越低,消泡效果越好。該法簡單方便,但結果較粗糙。


高速攪拌法適用面廣,方法簡單、方便,結果較正確。在有1mL刻度的200mL高型燒杯內,加入100mL試樣,添加定量消泡劑,再用高速攪拌器,以恒定的3000~4000r/min轉速攪拌,測定固定時間下,泡沫的高度。泡沫高度越低,消泡效果越好。或測定泡沫達到一定高度時所需時間,所需時間越短消泡效果越差。