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涂料-消泡剂

? 对于乳胶漆来说,在乳胶的生产过程中,为了使 乳胶有良好的稳定性,所用表面活性剂的浓度总 要适当大一些,以便使乳胶的表面张力降至最低, 这样在乳胶体系中就有足够数量的表面活性剂过 剩,将工艺中混入的空气用一较牢固的膜壁包围 起来,形成泡沫。
? 另一方面,在乳胶漆中除了乳化剂外,还有分散 剂、增稠剂等多种表面活性物质,这又增加了乳 胶的起泡性,同时也增大了泡沫的稳定性,特别 是增稠剂或具有表面活性的增稠剂,导致形成强 韧的泡沫膜壁,使得气泡更加稳定,给消泡增加 了难度。
? 例如,取一定数量的乳胶,搅动一下即能产生许 多泡沫并能稳定存在一定时间。
? 因而,在乳胶漆生产过程中消泡是很重要的技术 措施。
3.消泡机理 ? 泡沫体系不处于最低自由能状态,因而本身是一
种不稳定体系,亦即泡沫本身是要破裂的。 ? 泡沫的破裂要经过三个过程,即气泡的再分布,
膜壁的变薄和膜的破裂。 ? 对于一般稳定的泡沫体系的 HLB值和表面张力要很低;当体系由于 某种原因要起泡时,能阻止其形成;而对于已存 在的泡沫体系又能迅速分散,减薄气泡壁的厚度, 使气泡破裂。
? 另一方面,消泡剂必须和整个体系相容,和体系 中的表面活性剂有正确的平衡,即消泡剂的用量 要适当。
? 如果消泡剂太少,它就会以油层状分离出来,浮 在表面;如果消泡剂太多,它又会过多地分散在 体系中,不起作用。
磷酸酯类
? 这类消泡剂的最典型品种是磷酸三丁酯,目前在 中低档涂料中广泛使用,这主要是因为其易购, 用量低。磷酸三丁酯的化学分子式为 (CH3CH2H2CH2O)3PO,是一种无色无味的液体,稍溶 于水,溶于有机溶剂 ;低毒。其消泡效果十分明显, 用量也较低,一般为涂料总量的 0.005% ~0.1%。
? 离子型乳化剂的使用,还能使气泡的膜壁带电。 ? 这种同性电荷之间的电斥力排斥气泡不易聚集,
更有利于气泡的稳定,因而给消泡增加了难度。
? 此外,当气泡形成时,由于范德华引力的作用, 表面活性剂分子中的亲水基和僧水基被气泡膜壁 吸附,并在气液界面上规则地排列形成了弹性膜 壁,也阻止了泡沫的消失。
? 以上从理论上可以说明乳胶漆在生产过程中具有 大量泡沫产生并稳定存在的可能性,实际生产过 程中这些情况确实很常见。
泡沫产生的原因 ①以水为稀释剂的乳胶漆在乳胶聚合时已经使用了
一定量的乳化剂,乳化剂的使用导致乳胶的表面 张力显著下降,从根本上造成泡沫大量产生; ②乳胶漆在生产过程中还要使用润湿分散剂,这类 物质也能降低其表面张力,有助于泡沫的产生和 稳定; ③乳胶漆一般都要使用增稠剂,这样导致泡沫的膜 壁增厚并增加了泡沫的弹性,使泡沫更为稳定, 消除也更为困难。
2.泡沫的产生及稳定
? 一个液体要产生泡沫必须要有稳定剂,一般好的 乳化剂(例如最常见的肥皂 )都是很好的泡沫稳定 剂或称起泡剂。将空气通入肥皂溶液中,即可产 生稳定的泡沫,所产生泡沫的分散度可由所吹入 气泡的大小来确定。如果要得到分散度很高的泡 沫,则可以使用直径很细的多孔喷嘴吹入空气实 现之。
? 磷酸三丁酯作为消泡剂使用其缺点是抑制泡沫产 生的能力较差,因而在加入后不能再强烈搅拌, 否则泡沫还会重新产生以及用量过大会产生“油 缩”等
消泡剂的种类 ? 目前,我国最常用的消泡剂主要有低分子量醇类、
磷酸酯类、乳化硅油类以及复合型等四类。 ? 1.低分子量醇类 ? 这类消泡剂通常为 3~12个碳原子的醇类物质,例如
丁醇、 1,2一丙二醇、辛醇和松油醇等。 ? 这类消泡剂的特点是价格不高,但消泡效果不好,
用量较大,一般需 2%~5%,而且有些醇类 (例如辛醇 ) 有较难闻的气味,不利于劳动保护,目前,作为消 泡剂使用已越来越少。
消泡剂
在乳胶漆的生产过程中,需要使用各种高速搅拌、 混合机械,将各种涂料组分混合均匀。
在该工艺过程中,将会产生大量的气泡。 另一方面,涂料生产中某些表面活性剂类的助剂 (如 润湿分散剂、乳化剂等 )的使用,更增加了工艺过程 中产生气泡的数量。
这种气泡的产生会给施工带来很大麻烦并且直接影 响涂膜质量,因此必须采取适当措施破坏掉已产生 的泡沫,或者预先防止泡沫产生,其最有效的方法 莫过于使用消泡剂。
? 低表面张力的消泡剂总是带动一些液体流 向高表面张力的泡沫体系中,促使膜壁逐 渐变薄,最终导致气泡的破裂。
? 根据消泡机理,就要求消泡剂能在泡沫体系 中产生明显的表面张力的不平衡(其表面张 力必须低于该发泡体系的表面张力 ),并且 能破坏发泡体系的表面粘度和表面弹性。
? 消泡剂要不溶于发泡介质中,但又能按一定 的粒子大小均匀地分布于泡沫介质之中,产 生持续的消泡能力。
漆体系 ),经过这三个过程达到自然消泡要经过很 长的时间,故在涂料生产过程中要使用消泡剂消 泡。
? 在加有消泡剂的乳胶漆中,当气泡遇到含 有消泡剂的水时,消泡剂会扩散到气泡周 围的水膜中,并以微细粒子渗入到泡沫体 系之中,在接触到泡沫后即捕获泡沫表面 的憎水链端,再经过迅速铺展,并形成很 薄的双膜层,再进一步侵入到泡沫体系中。
消泡机理
1.泡沫的形成
泡沫的形成与乳液有很多相似之处,将乳液的分散 相以气体相来代替,就可得到泡沫。在这样的体 系中不管分散相与介质间的比例如何,液体总是 分散介质。
在液体中发生的很多气泡浮在液体表面而不破裂时, 它们就会互相连结在一起而形成泡沫。这时气泡 与气泡之间可以仅隔一层液体薄膜。
泡沫可以由液体膜与气体所构成,也可以由液体膜、 固体粉末和气体所构成,前者称为二相泡沫,后 者称为多相泡沫 .
? 不易被液体润湿的固体粉末,也可以用来增加泡 沫的稳定性。例如,在水中加入质量轻、粒径细 的色素炭黑粉末,并强烈地振荡即可生成泡沫, 这样得到的是固体、液体和空气的三相泡沫。
? 从理论上来说,产生泡沫的过程是体系的自由能 增大的过程,因为产生泡沫时液体与气体的接触 使体系的表面积增大,这样增加的表面积和液体 的表面张力的乘积就是体系所增加的自由能。可 见,液体的表面张力越低,体系形成泡沫所需要 的自由能越小,因而也就越容易产生泡沫。
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