消泡劑基礎知識

什麼是氣泡?

氣泡可以定義為空氣泡在液體介質中的穩定分散體。如果把一股空氣匯入液體中,所產生的氣泡假定為球狀。由於空氣密度小於液體,氣泡會上升。當一個氣泡到達不含表面活性劑的液體表面時,氣泡非常不穩定,會自然破裂。因此,不含表面活性劑的純液體是不存在氣泡的。

在含有表面活性劑的液體中,例如塗料,表面活性劑能夠穩定氣泡,在氣泡周圍形成表面活性劑膜,如果這個氣泡到達液體表面,由於這個表面也有一層表面活性劑分子膜,這樣就形成了一個穩定的雙層膜。

原本排出效應可以讓泡沫膜層間液體完全排出,從而自然破泡。但實際上,隨著氣泡內液體的流失,引起表面活性劑濃度的升高,直至表面活性劑分子間的空間位阻或者靜電排斥力阻止氣泡膜繼續收縮,這時排出效應停止。此時氣泡膜達到一個排出力與表面活性劑斥力間的熱力平衡。因此這些非常薄的氣泡既非常穩定,又很有彈性。

這種泡膜彈性又可以用吉布斯·馬蘭格尼彈性解釋當氣泡膜變形引起表面積增大,從而致使區域性的表面活性劑濃度降低,因此區域性氣泡膜層的表面張力增加。這種不平衡會產生一個很強的復原力,讓氣泡膜回覆至自由能更低的非拉伸狀態。

氣泡有哪些來源?

1、生產過程中的攪拌,混合,分散。

2、顏填料潤溼過程中氣體被置換出來。

3、在2K體系中新增固化劑時的混合。

4、施工過程,如滾塗,浸塗,噴塗,印刷。

5、塗料潤溼多孔基材時氣體被置換出來。

6、塗料固化過程中化學反應生成的氣體,例如:異氰酸酯與水反應產生的二氧化碳。

消泡劑基礎知識

氣泡的危害

1、在生產過程中,氣泡會降低生產的有效容積以及帶來不必要的等待時間。

2、泡沫也會影響施工。在印刷過程中,泡沫會導致油墨從迴流槽溢位,以及影響油墨從滾筒向基材的轉印。

3、氣泡還會帶來幹膜的表面缺陷。

4、微泡會降低漆膜的有效厚度,從而引起基材的早期腐蝕。

消泡劑作用原理

消泡劑可以在泡沫未形成階段或是形成以後:加入消泡劑後,分散均勻的消泡劑會滲透進入泡沫彈性膜並且在泡膜中分佈,對錶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並且形成單分子膜,使其附著力降低,易於薄層破裂。

消泡劑的測試方法

1、攪拌實驗

對於低粘度和中粘度的配方最常用的測試方法是攪拌實驗。這個實驗可以透過快速攪拌將空氣混入到體系中。不同消泡劑的功效可以透過起泡物料的體積來對比。建議對比不含消泡劑的空白樣品,測試其攪拌前後的體積變化。

2、淋塗實驗

在這個實驗中,空氣透過快速攪拌混入到體系中。攪拌後的樣品立即倒在一個表面上。透過這個新淋塗的表面來評估消泡效率。等期末乾燥後,目測氣泡和表面缺陷情況。淋塗實驗常常作為攪拌實驗的補充,同樣適用於低粘度和中粘度塗料。

3、滾塗實驗

滾塗實驗模擬實際的施工條件,用於測試滾塗施工的塗料效能,塗料滾塗於基材時可以評估起泡狀況。幹膜可以用來評估氣泡引起的表面缺陷,不相容性以及漆膜內的氣泡情況。

脫泡劑的選擇方法

1、用於中低粘度塗料的測試方法:

將50g塗料3000轉高速攪拌1分鐘,使空氣均勻充分地與塗料混合,攪拌後立即將塗料淋塗在透明聚酯膜上,其中聚酯膜固定在玻璃板上,並且玻璃板與垂直面成25度角。塗料在乾燥過程中脫泡。乾燥後目測觀察漆膜的針孔(脫泡效率)和氣泡狀況,以及可能出現的缺陷,如縮孔,魚眼,渾濁或者流平問題(相容性)。

2、用於中高粘度塗料的測試方法:

採用無氣或者混氣噴塗測試更有意義。乾燥/固化後,用放大鏡或者顯微鏡來檢查微泡,拍照則有助於記錄測試結果。對於色漆的評估通常比較困難,這是因為他們的透明性較差。在這種情況下,光澤的差異可以作為評判標準:微泡越多,光澤越低。

3、高粘度塗料的測試方法:

對高粘度塗料(如2K地坪塗料),這種在傾斜表面上的流塗實驗是不適合的。對於這些配方更有效的方法時澆注固定膜厚(如3mm)的塗料來測試脫泡效果。在該測試中,將塗料在2000轉攪拌2分鐘混入空氣,攪拌後立即將塗料灌注到PE膜上。10分鐘後將三分之一的漆膜表面刮平。乾燥或固化後,目測氣泡或表面缺陷。

4、極小微泡的評估實驗:

微泡可能非常細小以至於肉眼無法觀測,需要藉助顯微鏡或放大鏡來檢查。然而,採用其它方法也可以檢測塗料微泡所引起的超細微孔。

5、硫酸銅實驗:

將待測塗料以一定膜厚塗於噴砂處理過的鋼板上。完全乾燥或固化後,把約4ml的10%的硫酸銅溶液倒入器皿中。把鋼板塗有塗層的一面朝下蓋住玻璃器皿,然後將整個裝置倒轉過來以至於硫酸銅溶液可以反應。24小時後,用水清洗漆膜表面。如果塗料中有微孔,會出現紅點。這些紅色的印跡就是硫酸銅溶液中的銅元素沉積造成的。而鋼板中的鐵則被溶解。

6、針孔探測器:

這種方法基於如下事實:所有電絕緣性的塗料材料比空氣的絕緣強度高。在有針孔缺陷之處,測試電極與導電基材之間會形成電弧,從而在聲學和光學方面檢測到這些針孔。然後,探測器僅僅適用於導電底材。