蘇州非特兄弟新材料科技有限公司.聚氨酯潤濕分散劑、聚氨酯消泡劑、聚氨酯潛固化劑、聚氨酯抗老化劑、聚氨酯耐水解促進劑
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在生產,運輸和施工等階段中很容易使空氣進入并留存于樹脂,涂料中。這些空氣或氣體會在液相中產生泡。在純液體中,泡沫是不穩定的。而泡沫在含表面活性劑(如潤濕劑,流平劑)體系是穩定的。
產生泡的原因
泡是一種存在于液體介質中的穩定氣體分散體。當表面活性劑存在時,其會在氣泡邊形成活性層,并穩定于液體中。
空氣進入涂料的方式:
樹脂和顏料的研磨和調漆階段
包裝和過濾時的泵送階段
施工時的攪拌或噴涂階段
有效的消泡劑可以防止或減少大部分的涂料問題,如:
在研磨階段粘度的升高和失去機械攪拌力導致只能小批量生產和差的顏料潤濕。
在調漆和混合階段由于體積增加而導致溢出。
由于低效的泵送導致包裝過濾速度降低。
在運輸和搬運中導入氣體。
降低印刷速度或降低噴涂壓力
漆膜的表面缺陷如失光,外觀差或底材保護差。
當表面活性劑在氣泡周圍形成氣液層時,泡沫變穩定。在無表面活性劑體系,這些泡沫會因為較低的密度而移動到表面。在表面,形成一個所謂的薄層,泡沫仍然在外面包含液體層。在薄層中的液體向下流動然后流出。當泡沫周圍的液體層的厚度降低時,薄層也變得更小。
通常,薄層會在大約10個nm厚度時破裂。這一個程序叫做 " 排水效果 " ,而且在純粹的液體中,會即時發生。
泡沫穩定機制
泡沫由于表面活性劑的存在而被以下機制穩定:
表面張力差導致液體逆流(Marangoni 效果)
表面離子表面活性劑分子的存在而產生靜電位阻(靜電位阻)
泡薄層由于表面活性劑分子而產生伸展效果使其有較高的彈力性,阻礙膜層達到臨界破裂界限10納米(Gibbs 彈力)
消泡機制
通常消泡的原理以克服穩定機制為基礎。泡沫控制劑起的作用是破壞泡沫穩定。
泡沫控制劑被分為抑泡劑、消泡劑和釋放空氣劑
抑泡劑被用來避免泡沫形成。消泡劑是被加到有泡體系來破壞泡沫穩定。釋放空氣協助氣泡液體上升至表面。
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薄層并且在薄層中分布。表面張力的增加導致薄層破裂。
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。
消泡過程
消泡劑的效率由3個主要因素決定:
在起泡介質中的不溶解性。消泡劑的不溶解性對其能進入氣泡膜層至關重要。
低的表面張力,便于更好的分散在配方中。
有能力進入氣泡膜層
消泡劑打破泡的3個基本過程:
進入
分布
破裂
為了更好的進入和分布,進入系數 E 和分布系數 S 必須是正數。這兩個系數的定義如下:
RFM 作為起泡介質的表面張力(液體)
RFCA 作為消泡劑的表面張力
RFM/FCL 作為在起泡介質和消泡劑之間的界面張力。
消泡劑的組成:
典型的泡沫控制劑有下列成份組成:
流動載體:他們的作用是轉移疏水性的活性物進入親水性的介質中。典型的載體包括脂肪族、芳香族的礦物油,溶劑混合物,水(針對預乳化的消泡劑)。
表面活性劑:他們將活性物質帶入氣泡界面或其中。這些活性物質通過與體系的不相容來打破穩定的泡沫結構。常見的物質如脂肪酸酯和酰氨、乙二醇,有機硅和改性有機硅。
活性物質:他們吸附體系中的表面活性成分從而消泡。這些物質如金屬皂,蠟和氣相二氧化硅等。
消泡劑的選擇
對溶劑和無溶劑體系而言,聚二甲基硅氧烷,聚丙烯酸酯和聚烯烴是有效的。
純聚二甲基硅氧烷也是合適的選擇但其由于相容性問題會引起縮孔。而通過改性有機硅可以達到相容性和不相容之間的平衡。
通過氟改性聚二甲基硅氧烷主鏈的產品成為氟硅助劑,其有非常低表面張力和很強的 消泡力。
對于水性系統,由于通常這些系統有較高的表面張力,所以選擇的面更寬。
基于水性體系的消泡劑:
礦物油:與溶劑系統相反,在水性系統中礦物油的分布能力足以擔任泡沫控制添加劑。在含有疏水粒子如金屬皂或疏水氣相二氧化硅時候,礦物油可以充當流動載體。由于芳香族礦物油會導致油漆變黃,因而以脂肪族的礦物油為主。
有機硅:在水性體系,聚二甲基硅氧烷和改性聚硅氧烷都能被當作泡沫控制劑。一個考慮的重點是涂料體系中消泡劑的加入。因為他們在系統中不溶解,所以在體系中很好的分散是很必需的。這可以通過混合速度和時間來控制,否則容易形成縮孔而且降低消泡效率。
由于油漆原料和施工方法的多樣性,來預測消泡劑的性能是很難的。客戶必須自己對系統進行評估。
攪拌和震蕩測試:用攪拌或震蕩使空氣進入系統,通過觀察樣品攪拌后泡沫的重量和體積的變化可以分析消泡的能力。
輥涂測試:通過比較測試板上輥涂后濕膜和干膜的表面缺陷可以分析消泡能力