淺談消泡劑的機理和應用(上)

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1、淺談消泡劑的機理和應用（上）摘要：本文從泡沫的定義和概念說起，對汕墨涂料中需要消泡劑起到的作用及能起到作用的物質做了淺顯地介紹，著重描述了消泡劑的應用和測試方法。關鍵詞：消泡劑、水性、涂料、測試在許多汕墨和涂料的加工住產過程屮，需要使用具有表面活性的物質來達到某些特殊的效果。例如，在水性涂料生產中，不溶于水的基料生產中，不溶丁?水的基料就需耍便用乳化劑來處理。同時，我們通過使用助劑來改善涂料的基材潤濕性和顏料的分散性。表而活性劑最重要的特性是它們有集結在界面上的傾向，例如在空氣/水的界面。表而活性劑在界面上的排列取決于其溶解性和化學結構。它將使界面表面張力降低,因而讓體系達到穩(wěn)定。但

2、表面活性劑也帶來人們不愿看到的副作用——穩(wěn)定涂料在生產和施工過程帶入的空氣，形成穩(wěn)定的泡沫，這在水性涂料體系中尤為常見。一、泡沫的定義和概念泡沫可以定義為空氣泡在液體介質中的穩(wěn)定分散體。如杲把i般空氣導入液體屮，所產生的氣泡可假定成球狀。山于空氣的密度小于液體，因而它將向表面遷移，當氣體到達不含表面活性劑的液休表面時，氣泡將破裂，泡內空氣消散，先前在氣泡周圍的液體乂融合在一起，因此，純液體（不含表面活性劑的液體）不存在泡沫問題。在含有表面活性劑的液體中，球狀氣泡上升，變成穩(wěn)定的宏泡（大泡）。雖然這些氣泡向空氣界面上升，但它們被表血活性劑分子層包圍住。在空氣介血上也有一層表面活性劑分子

3、的表面膜，因此，當氣泡升至表面時，形成雙膜層。雙膜層厚度對達若干微米，這些細小的表而泡沫很穩(wěn)定，較難消除。氣泡上升至表血?增高而形成泡冠。隨著液體從雙膜層中排出，微泡會轉變成動力學上穩(wěn)定的宏泡，而且泡冠屮泡沫雙液層變薄，使泡沫較易破裂。泡沫的穩(wěn)定受若十因素影響。其中Z—的因素是穩(wěn)定的夾層很薄，夾層內的液體不能排出或排出緩慢。另外占據(jù)在夾層上的表面活性劑離子之間的靜電排斥力也阻止了氣泡破裂。促使泡沫穩(wěn)定的另一個因素是吉布斯彈性。通過拉伸具有表面活性物質的薄膜，這種彈性作用就會表現(xiàn)出來。在這種情況下，雙膜層的表面被擴張，導致表面活性劑的濃度局部減少,表面張力升高。被拉緊了的薄膜層像一張有

4、彈性的皮一樣聚擾，便到表面張力達到盡可能低的水平。水性涂料和油墨在制造或施工過程中均會產牛泡沫。制造過程中的混合，分散或過濾操作，使泡沫冠形成并上升，它會延長生產時間和減少體系的冇效容積。施工過程，集結在空氣界面上的穩(wěn)定泡沫在涂膜干燥后會產生常見的表面缺陷。在印刷過程屮泡沫破壞汕墨的遷移性，最惡劣的情況下甚至引致油黑從工作杷中溢出。二、需要消泡劑起到的作用口前有關泡沫形成的理論對消泡和脫泡是有區(qū)別的。消泡劑的作用是把空氣截留丁?界血。脫泡劑的作用是在涂膜過程及涂膜完成后，使散布于涂膜中的微小空氣（微泡），快速升到表面。但實際應用上卻往往不能明確地作這種區(qū)分。消泡劑也能在某種程度上消除

5、微泡。下面討論消泡劑在水性涂料和油墨中的消泡機制。消泡劑要顯示出效果，必須滿足一定的要求。其中之一就是它們必須能夠破壞上述的泡沫穩(wěn)定機理。為此，消泡劑在體系中要有一定的不相溶性，能夠遷移到空氣界面上。當然，不能出現(xiàn)由于使用消泡劑而引起的類似縮孔那樣的嚴重副作用。為了能夠消泡，在涂料小乳化成微小液滴的消泡劑必須和穩(wěn)定泡沫的表面活性劑層結合并滲入到泡沫的雙分子膜層里。接著，消泡劑必須快速展布，穿過裂開的衣血活性劑層。這時的薄膜與先前穩(wěn)定夾層的表面活性劑膜相比，彈性有了顯著的降低。最后，這種不穩(wěn)定導致雙分了膜層破裂，從而達到消泡的效果。因此，不相溶性、高展布能力和低表而張力是每種消泡劑都必

6、需具冇的重要性質。在消泡劑中加入微細的疏水粒了，例如：二氧化硅，其消泡能力會得到冇效的加強。它們的作川機理可解釋為一個反濕潤的過程。穩(wěn)定的表面活性劑雙分子膜層不能濕潤疏水的固體粒子，造成局部區(qū)域表而張力不穩(wěn)定，使雙分子膜層破裂。三、對水性涂料和油墨有消泡作用的物質對水性休系，最大的兩類消泡劑是石汕坯（礦物汕）類和硅酮類。傳統(tǒng)上，芳香族和脂肪族的石汕衍生物被用作消泡劑組成屮的活性展布物質。早期，芳香族汕被廣使用。但其對健康和環(huán)境的危害性妨礙了它們的應用。脂肪族油的毒性較小，但在水性介質中相溶性較低對中至高光澤涂料會造成嚴重的失光問題。用毓水或部分親水的聚瞇改性聚硅氧烷對以得到一系列非常

7、高效的消泡劑。改性作用使消泡劑具有了非常強的展布特性，它不影響涂料的光澤，與體系相容性高。在現(xiàn)代水性涂料體系和汕墨體系中得到廣泛應用。聚醸改性冇機硅以sI-0-C鍵和SI—c鍵的鍵接形式，將聚醯鏈段和硅氧烷鏈段結合在一起。硅氧烷鏈段提供表面活性，而相溶性的程度則由聚瞇鏈段的性質所決定。被消泡體系的化學性質對所選用消泡劑的化學性質有所限制。由于水性體系配方較為復雜，消泡劑的結構與其作用的范圍Z間的關系難以闡述清楚。既然要求各冇不同，因而不能期望冇一種能用的方