1.消泡机理
表面活性剂会导致起泡且不易消除。当液膜表面有弹性或由于非平衡的表面活性剂吸附使得表面活性剂过剩导致泡沫稳定,泡沫长时间存在。快速吸附的表面活性剂能很快地恢复吸附平衡和静态表面张力,抑制了弹性因而降低了起泡性。一些长碳链醇如正辛醇就有类似效应,被用作有效的消泡剂。非挥发性的全氟化烃和高分子硅烷表面张力很低,更有效。
消泡剂是以低浓度加入起泡液体中,能控制泡沫的物质之总称。消泡剂是生产过程中不可缺少的助剂,它不仅能除去液面上的泡沫,还可改善过滤、脱水、洗涤和各种浆体的排液效果,确保各类容器的处理容量,提高生产效率。
消泡剂必须具有低表面张力和HLB值,不溶于起泡介质,以液滴、包裹固体质点的液滴或固体质点的形式,喷洒于起泡体系中,阻止气泡生成;同时,具有比起泡介质更低的表面张力,在气泡表面铺展,降低表面黏性,并进入液膜,气泡破裂水溶液消泡原理过程见图9-15。
图9-15 消泡剂消泡过程原理
a.消泡剂在气泡表面润湿铺展;b.消泡剂液膜变薄;c.气泡液膜断裂
常用的消泡物质,大致分为聚硅氧烷、酰胺、聚氧乙烯、羧基化合物及脂肪醇、磷酸酯等。多数消泡剂并非由一种物质组成,而是含多种成分,少则2~3种,多则5种以上,按基本功能分为类主防消泡剂、辅助防泡剂、载体、乳化剂或展开剂、稳定剂或配合剂。
此外,消泡剂还有抑泡和消泡两种功能,统称泡沫控制剂。有些泡沫可以通过加某些试剂与起泡剂发生化学作用而破坏。以脂肪酸皂为起泡剂而形成的泡沫可以加入酸类(如盐酸、硫酸)及钙、镁、铝盐等形成不溶于水的脂肪酸及相应的难溶脂肪酸盐,于是泡沫破坏。然而在工业生产中,因为存在腐蚀、堵塞管道的问题,一般不用。表9-7给出了部分泡沫控制剂及化学组成。(www.xing528.com)
表9-7 消泡剂各类型的化学组成
2.水性体系消泡
水性体系多用聚氧化烯类、乙二醇硅氧烷以及烃脂肪酸脂肪酸醋混合物的乳液型乳状液与疏水质点油的混合物构成的乳状液为消泡剂。醇类也是在一定条件下可以使用的单一构成消泡剂。
抑泡剂用量一般为胶黏剂量的2%~6%,为颜料量的0.01%~0.05%;消泡剂用量一般为总液量的0.1%~0.4%。消泡剂必须稀释使用,大多以喷雾形式加入,并慢慢搅拌,使气泡与消泡剂作用后慢慢上升破裂。配好的消泡剂即使不分层,使用前也应适当搅拌;若分层,更需充分搅拌后再用。
必须严格控制加入量,过多的消泡剂会带来针眼、泡痕、鱼眼、油点以及条痕等弊病。最好分次添加,在研磨分散阶段,用抑泡效果好的消泡剂,配制好后,用破泡效果好的消泡剂。
多数表面活性剂具有稳定泡沫的作用,泡沫液膜吸附表面活性剂后,当泡沫液膜受到外力冲击或重力作用导致局部变薄或液膜面积增大时,表面活性剂会使液膜厚度恢复,从而恢复液膜强度(图9-16)。这可以用张力梯度驱动的马瑞冈尼效应(Marangoni Effect)解释,马瑞冈尼效应的详细解释参见《涂布复合质量控制》一书。
图9-16 泡沫液膜在表面活性剂作用下的自我修复
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