|
關于消泡機理,你所需要知道的那些事兒泡沫是涂料制造和應用施工時讓很多工程師頭疼的問題,如果不認真解決,就會影響漆膜的質量。 在了解消泡劑之前,今天就先帶大家了解一下“泡沫”這個東西~ 1 什么是泡沫 泡沫可以定義為氣體在液體中的一種穩(wěn)定分散形式, 是一種熱力學不穩(wěn)定的體系。 并非所有的氣泡都是一樣的,有的氣泡較頑固,有的較短暫,這取決于介質的粘度和所用的表面活性劑。對于涂料來講,并不是所有的氣泡都是有害的。 2 泡沫的形成 如圖所示,在外力的作用下,當空氣進入含有表面活性劑的液體中時,表面活性劑就會在氣/液界面處定向排布。疏水基朝向氣泡的空氣,親水基朝向水中,產生氣泡。 3 泡沫的來源 涂料中的泡沫是如何產生的呢? 原因一: 在涂料或是使用的原料中可能存在一些容易產生泡沫的助劑。 1.乳液中含有一定量的乳化劑,會使乳液體系的表面張力下降,容易產生泡沫; 2.在涂料配方體系中添加了潤濕劑和分散劑,降低了體系的表面張力,容易產生泡沫。 原因二: 體系中含有增稠劑、成膜用乳液,會時產生的泡沫穩(wěn)定,不容易消除。 原因三: 在涂料的生產和應用過程中產生泡沫。 1.涂料生產過程中的機械攪拌引入空氣: 在基料的制備、顏填料的分散以及調漆過程中的攪拌和高速分散會產生泡沫; 2.涂料應用過程中:輥涂, 粉刷,噴涂等等應用施工時的剪切也會產生泡沫。 4 泡沫的穩(wěn)定 要想消除泡沫,就要了解泡沫穩(wěn)定的影響因素: 1.表面張力: 表面張力越小,生成泡沫所需的能量越小,所以說表面張力小的液體容易起泡。表面張力對泡沫的形成有影響,但并不一定是泡沫穩(wěn)定的主要因素。只有當形成多面體的泡沫時,泡沫中壓差減小,液膜排液速度變慢,低表面張力才有助于泡沫的穩(wěn)定。 2. 界面膜的性質: 表面黏度——液體表面單分子層內的黏度,通常由表面活性劑在表面上所構成的單層分子產生。一般來說,表面黏度越高,泡沫壽命越長,即泡沫的穩(wěn)定性越高。 3. 膜的彈性: 表面黏度很高的泡沫并不一定能穩(wěn)定,比如十六醇,其能形成表面黏度和強度很高的液膜,但是所形成的液膜剛性太強,容易破裂。膜的彈性越高,有利于泡的穩(wěn)定。 4. 表面活性劑的自修復作用: 表面活性劑的自修復作用,實際上是Marangoni效應,即液體從低表面張力向高表面張力流動,使因排液變薄的液膜恢復到原來的厚度。 Marangoni效應 5. 溶液的黏度: 溶液的黏度不是穩(wěn)泡的決定因素,但對消泡影響很大。當涂料黏度很高時,小氣泡分布在其內部,浮力很難將氣泡推向表面,它會長期懸浮在涂料內部不破滅,而且當外部溶液黏度很高時,泡沫內地液體不易排出,泡沫厚度的減小會很緩慢,泡沫壽命較長。溶液的黏度越高,有利于氣泡的穩(wěn)定。 6. 電荷排斥作用: 泡沫雙層液膜的表面活性劑是帶有相同電荷的,在泡膜壁較厚時,靜電不顯示作用,當排液至泡膜壁約厚100nm時,靜電排斥作用產生,限制了排液,延長了泡沫的壽命。 7. 表面活性劑的分子結構: 非離子表面活性劑的親水基在水中易呈曲折型結構,不能形成機密排列的吸附膜,又不能形成電離層,泡沫穩(wěn)定性差。 離子型表面活性劑的親水基水化性強,能在親水基周圍形成很厚的水化膜,又能使液膜的表面帶點,泡沫穩(wěn)定性強。 消泡機理,快來看看吧~ 消泡劑是在泡沫薄層形成階段或之后起作用—— 分散均勻的消泡劑滲透進入泡沫彈性膜并且在膜中分布,并通過表面張力的降低導致薄層破裂; 分散均勻的消泡劑滲透進入泡沫薄層并且形成單分子膜,使其附著力降低,易于薄層破裂; 含疏水粒子的消泡劑有第三個機制。這些疏水粒子到達薄層的表面,而且在薄層的頂端吸附表面活性劑。薄層由于表面活性劑的缺失而破裂。 01 破泡機理 消泡劑滲入到泡沫體系中,使泡沫的局部表面張力降低,由于低表張的液體總是流向高表張的液體,因此泡沫璧膜變薄,從而產生應力不平衡,導致泡沫破裂。 Ross理論 消泡劑要在泡沫介質中起作用,首先必須滲入到兩氣泡之間的液膜上,其滲入能力用滲入系數E表示,滲入后又要散布開,散布能力用散布系數S表示。 E=γF+γDF-γD S=γF-γDF-γD γF:泡沫介質的表面張力 γD:消泡劑的表面張力 γDF:消泡介質和消泡劑直接的界面張力 只有E和S都有大于0,消泡劑才能產生作用。所以γD必須足夠低,即消泡劑的表張要;γDF 也要低,即要求消泡劑應該具有一定的親水性,使其既不溶解與發(fā)泡介質中,又能很好的分散性。 02 抑泡機理 抑泡劑與液體中起泡性物質同時吸附于泡膜。因吸附抑泡劑泡膜的表面張力降低引起泡膜變薄。因此變得不安定的泡膜浮出液面被破壞掉。 03 脫泡機理 脫泡劑主要針對高粘度體系里的單個小泡,它們很難上升到液面而消除,脫泡劑能改善空氣在涂料的流動,使相鄰的起泡合并,起泡體積增大,向液體表面移動加快。 文章來源:談涂不凡 歡迎關注家居薈 長按二維碼即可長期關注我們,了解更多更有用和有趣的家居知識! |