涂料-消泡剂.ppt

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 泡沫产生的原因 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 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 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 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 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 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 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 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 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 例如未加消泡剂的乳胶漆体系 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 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 泡沫本身的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 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 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 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 乳化硅油类这类消泡剂是低分子量的有机硅乳胶聚合物 常用的是乳化甲基硅油和乳化苯甲基硅油 无毒无臭 挥发性很小 价格昂贵 消泡效果显著 用量一般约为乳胶量的0 05 其缺点是使用不当会引起涂膜的附着力下降和再涂性变差等 复合型这类产品最典型的是由上海市涂料研究所研制 江苏省泰兴县横垛化工二厂生产的SPA 102和SPA 202两种消泡剂 SPA一102消泡剂的组成是醚酯化合物和有机磷酸盐等为基础的复合型消泡剂 该消泡剂能有效地消除低粘度的乳液和乳胶徐料生产过程或涂装过程中产生的泡沫 不会出现消泡剂用量过多时产生的缩孔 油缩 现象 也无其他不良副作用 SPA一202消泡剂的主要成分是硅 酯 乳化剂等复合型的消泡剂 能够很有效地消除目前常见乳液 例如苯丙 乙丙 纯丙等 和乳胶漆中的泡沫 并能有效地用之于聚乙烯醇系列的内墙涂料生产过程中消泡 消泡剂的使用方法消泡剂的使用必须注意以下几点 使用前必须充分搅拌 混合均匀 在徐料搅拌的工艺程序中加入消泡剂 消泡剂一般不需要预先用水稀释 如果有些品种需要预先稀释 则应随配随用 消泡剂的用量应适当 应当经过试验确定或借助于经验进行 消泡剂的用量如果太大 一般都会引起涂料缩孔 缩边 涂刷性差和再涂性差等问题 而用量太小 则又达不到消泡效果 根据工艺条件 还可以将消泡剂分两次加入 如在研磨颜料阶段和将颜料与乳液混合阶段 一般每次加量为总量的一半 但是也可以根据具体情况酌情加入 在颜料浆的研磨阶段加入抑制泡沫效果好的消泡剂 而在混合阶段则加入破泡效果好的 消泡剂加入后要在24小时以后才能达到预定的消泡效果 因而如果测试涂料的性能 或者施工涂料 都应在24小时以后才能进行 在选择使用消泡剂时 涉及到对消泡剂消泡效果的评价的问题 这里介绍两种实验室评价消泡剂的方法 第一个试验是通过测定乳胶漆的相对密度来估计空气陷入程度的 方法是 先测定未经搅拌的空白试样 再测定不含消泡剂但经搅拌一定时间的试样 然后对通常加0 2 消泡剂 按乳胶漆质量 的漆样进行同样试验 评价出最高相对密度的乳胶漆所使用的消泡剂 也就是消泡效率最高的消泡剂 另外可选5 6个最好的消泡剂在漆样中进行复验 含有消泡剂的漆须经过O 和60 2 6个星期快速老化 这样做是为了评价消泡剂在漆中的长期稳定性和效率 第二个方法适用于低粘度漆 此法是对加有消泡剂和不加消泡剂的漆样进行搅拌一定时间 先测