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消泡剂的消泡机理
1. 泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭
该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在地沫上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸, 破裂。
2. 消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭
消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。
3. 消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭
泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡作用。
4. 添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭
在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡的作用。
5. 增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭
某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使助泡表面活性剂被增溶,使其有效浓度降低。有这种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。
6. 电解质瓦解表面活性剂双电层而导致气泡破灭
对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用,产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。
消泡剂的消破剂机理2.1 泡沫成因
泡沫的产生是在机械力作用下,使不溶性气体进入到液体中,并被液体相互隔离成非均匀体系,从而形成大量气-液界面的结果。因为气相的密度〈液相的密度〈固相的密度,所以就会有气相随着浮力的作用下向液面移动的现象,产生两相泡沫或三相泡沫。起泡液几乎都是溶液,纯净液体一般不起泡。如果把液体搅拌时,液体表面产生一层较稳定的液膜,这时气体无法一直向外逃逸,产生的气泡聚集就会成为泡沫,这种被隔离的气泡聚集物就是俗称的泡沫。泡沫的稳定与液相的粘度大小、表面弹性作用、表面流变性都会有很大的因素,一般很难得到稳定并持久的泡沫。
2.2 消泡剂的消泡机理
在混凝土中添加消泡剂,能够防止混凝土拌合物中气泡产生或使原有气泡减少。实验中所加入的消泡剂是一种表面活性剂,可降低液相的表面张力,润湿角减小到一定程度时,气泡即脱离固体表面的吸附而逸出或破灭,所以加入消泡剂能在一定程度上混凝土中的的气泡,有效防止或混凝土产生表面的蜂窝、麻面,使混凝土的表面具有较高的平整度和光泽度,表层性能等得到改善。
消泡的涵义主要有两方面,一是“破泡”,即已产生的泡沫;二是“抑泡”,即阻止泡沫的再生。性能优异的消泡剂往往同时兼具优良的破泡及抑泡能力。
虽然消泡剂的使用由来已久,但对不同消泡体系需要不同类型的消泡剂,并且因化学结构和性质不同,消泡剂的作用机理至今仍莫衷一是。普遍被人们所接受的消泡剂机理,有以下3种:
(1)罗斯假说
将消泡剂添加到起泡体系,消泡剂分子就会靠近到泡沫。首先消泡剂附着在泡沫液膜上开始侵入,逐渐在泡膜上扩展开来,使得泡膜局部厚道骤减,终导致气泡合并或破灭。罗斯曾经明确的说过:没有任何一种消泡机理能涵盖所有的消泡现象,各式各样、纷繁错杂的消泡剂,可以对应着多种消泡机理。
(2)疏水固体颗粒的消泡机理
起泡液中添加疏水固体颗粒后,疏水颗粒会立即吸附起泡液中表面活性剂的亲水端,使得疏水颗粒的外层变为表面活性剂的亲水端,具有亲水性,进入水相,疏水固体颗粒大量吸附起泡体系的表面活性剂,使得起泡液中表面活性剂的浓度骤降,致使泡沫破裂。这种消泡机理不能解释其他消泡剂的作用机理,过于片面。
(3)聚醚改性硅油的消泡机理
对聚醚改性硅油作为消泡剂的消泡过程解释,为完备的消泡机理有:“桥连-拉伸”机理、“桥连-排湿”机理两种。桥连-拉伸”机理基于硅油独特的低表面张力极易铺展的特点,指出消泡剂液滴能够产生不同程度的变形,但该机理难以说明硅膏与纯硅油区别;“桥连-排湿”机理基于硅油的亲油性,能够说明低粘度聚醚改性硅油的作用原理。
简述消泡剂在涂料的生产过程中,会卷入空气而形成气泡,涂料当中的某些原材料例如:表面活性剂、分散剂等会使气泡稳定。因此,需要加入消泡剂,在不改变涂料基体性质的前提下,成功的起到消泡、抑泡的作用。? 消泡剂的作用原理——消泡剂是在泡沫薄层形成阶段或之后起作用:消泡剂渗透进入泡沫弹性膜后在膜中分布,通过表面张力的降低导致薄层破裂;或形成单分子膜,使其附着力降低,易于薄层破裂;消泡剂中的含疏水粒子到达薄层的表面,在薄层的顶端吸附表面活性剂,使薄层由于表面活性剂的缺失而破裂。
四种常用的消泡剂:
低级醇以及酯类——包括异丙醇、丁醇、磷酸三丁酯等等。有毒性和VOC,消泡不明显,抑泡性不好,已经逐渐淡出。
有机的极性化合物——如聚醚类表面活性剂、聚乙二醇脂肪酸酯等。HLB值较低,市场不多见。
矿物油类——包含矿物油配合物和一些疏水性的粒子,如硬脂酸金属皂、聚脲等,市场常见。
有机硅类——用疏水性硅氧烷油和载体表面活性剂配合使用,效果较好,但添加量需要斟酌。
关于消泡剂的使用一定要掌握的五点技能
一、消泡剂的选择
消泡剂大致为有机物类、二氧化硅类、有机硅类等种类,又分为已乳化的和未乳化的。在选择水性涂料的消泡剂的时候要注意的是:(1)消泡能力强;(2)稳定性好;(3)不影响光泽;(4)没有重涂性等障碍。
的用法是采用高速搅拌法检验消泡剂的消泡能力。固定转速、搅拌时间、用量、粘度等参数,然后比较泡沫的的高度以及的时间。
二、消泡剂的用量
一般高粘度的乳胶漆,由于消泡困难,稳泡因素也多,加量稍多些,一般为0.3-1.0%。低粘度的乳胶漆或水溶性涂料,尤其是水溶性涂料,由于含有一定量的助溶剂,可以适当减少用量,一般为0.01-0.2%即可。其他水性涂料或树脂,一般为0.1%左右。反正加量并不是越高越好,多了会引起缩孔、油花等漆病,含硅的消泡剂多了,还会影响再涂性。
三、使用时的注意问题
(1)在使用前必须充分搅拌,一般不需要用水稀释,可直接加入,若需稀释时可随配随用。大多数消泡剂不能直接加入到已稀释的水性涂料中去,一般都要在树脂或涂料的粘度较高时加入,并有良好的分散。
(2)在涂料搅拌情况下加入,这样消泡剂才能进入体系中。
(3)为了达到好的消泡效果, 分二次添加, 次在配制涂料时加入总量的一半,经研磨后再加入另一半。
(4)消泡剂的用量要适当,加入过量会带来副作用,使涂料膜出现缩孔等问题。加入量少,达不到消泡效果。
(5)加入消泡剂后至少需24h后,才能测试涂料的性能,因消泡剂有持久性,否则会出现缩孔等产品质量问题。
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