苏州非特兄弟新材料科技有限公司.聚氨酯润湿分散剂、聚氨酯消泡剂、聚氨酯潜固化剂、聚氨酯抗老化剂、聚氨酯耐水解促进剂
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在生产,运输和施工等阶段中很容易使空气进入并留存于树脂,涂料中。这些空气或气体会在液相中产生泡。在纯液体中,泡沫是不稳定的。而泡沫在含表面活性剂(如润湿剂,流平剂)体系是稳定的。
产生泡的原因
泡是一种存在于液体介质中的稳定气体分散体。当表面活性剂存在时,其会在气泡边形成活性层,并稳定于液体中。
空气进入涂料的方式:
树脂和颜料的研磨和调漆阶段
包装和过滤时的泵送阶段
施工时的搅拌或喷涂阶段
有效的消泡剂可以防止或减少大部分的涂料问题,如:
在研磨阶段粘度的升高和失去机械搅拌力导致只能小批量生产和差的颜料润湿。
在调漆和混合阶段由于体积增加而导致溢出。
由于低效的泵送导致包装过滤速度降低。
在运输和搬运中导入气体。
降低印刷速度或降低喷涂压力
漆膜的表面缺陷如失光,外观差或底材保护差。
当表面活性剂在气泡周围形成气液层时,泡沫变稳定。在无表面活性剂体系,这些泡沫会因为较低的密度而移动到表面。在表面,形成一个所谓的薄层,泡沫仍然在外面包含液体层。在薄层中的液体向下流动然后流出。当泡沫周围的液体层的厚度降低时,薄层也变得更小。
通常,薄层会在大约10个nm厚度时破裂。这一个程序叫做 " 排水效果 " ,而且在纯粹的液体中,会即时发生。
泡沫稳定机制
泡沫由于表面活性剂的存在而被以下机制稳定:
表面张力差导致液体逆流(Marangoni 效果)
表面离子表面活性剂分子的存在而产生静电位阻(静电位阻)
泡薄层由于表面活性剂分子而产生伸展效果使其有较高的弹力性,阻碍膜层达到临界破裂界限10纳米(Gibbs 弹力)
消泡机制
通常消泡的原理以克服稳定机制为基础。泡沫控制剂起的作用是破坏泡沫稳定。
泡沫控制剂被分为抑泡剂、消泡剂和释放空气剂
抑泡剂被用来避免泡沫形成。消泡剂是被加到有泡体系来破坏泡沫稳定。释放空气协助气泡液体上升至表面。
消泡剂是在泡沫薄层形成阶段或之后起作用:
分散均匀的消泡剂渗透进入泡沫薄层并且在薄层中分布。表面张力的增加导致薄层破裂。
分散均匀的消泡剂渗透进入泡沫薄层并且形成单分子膜,使其附着力降低,易于薄层破裂。
含疏水粒子的消泡剂有第三个机制。这些疏水粒子到达薄层的表面,而且在薄层的顶端吸附表面活性剂。薄层由于表面活性剂的缺失而破裂。
消泡过程
消泡剂的效率由3个主要因素决定:
在起泡介质中的不溶解性。消泡剂的不溶解性对其能进入气泡膜层至关重要。
低的表面张力,便于更好的分散在配方中。
有能力进入气泡膜层
消泡剂打破泡的3个基本过程:
进入
分布
破裂
为了更好的进入和分布,进入系数 E 和分布系数 S 必须是正数。这两个系数的定义如下:
RFM 作为起泡介质的表面张力(液体)
RFCA 作为消泡剂的表面张力
RFM/FCL 作为在起泡介质和消泡剂之间的界面张力。
消泡剂的组成:
典型的泡沫控制剂有下列成份组成:
流动载体:他们的作用是转移疏水性的活性物进入亲水性的介质中。典型的载体包括脂肪族、芳香族的矿物油,溶剂混合物,水(针对预乳化的消泡剂)。
表面活性剂:他们将活性物质带入气泡界面或其中。这些活性物质通过与体系的不相容来打破稳定的泡沫结构。常见的物质如脂肪酸酯和酰氨、乙二醇,有机硅和改性有机硅。
活性物质:他们吸附体系中的表面活性成分从而消泡。这些物质如金属皂,蜡和气相二氧化硅等。
消泡剂的选择
对溶剂和无溶剂体系而言,聚二甲基硅氧烷,聚丙烯酸酯和聚烯烃是有效的。
纯聚二甲基硅氧烷也是合适的选择但其由于相容性问题会引起缩孔。而通过改性有机硅可以达到相容性和不相容之间的平衡。
通过氟改性聚二甲基硅氧烷主链的产品成为氟硅助剂,其有非常低表面张力和很强的 消泡力。
对于水性系统,由于通常这些系统有较高的表面张力,所以选择的面更宽。
基于水性体系的消泡剂:
矿物油:与溶剂系统相反,在水性系统中矿物油的分布能力足以担任泡沫控制添加剂。在含有疏水粒子如金属皂或疏水气相二氧化硅时候,矿物油可以充当流动载体。由于芳香族矿物油会导致油漆变黄,因而以脂肪族的矿物油为主。
有机硅:在水性体系,聚二甲基硅氧烷和改性聚硅氧烷都能被当作泡沫控制剂。一个考虑的重点是涂料体系中消泡剂的加入。因为他们在系统中不溶解,所以在体系中很好的分散是很必需的。这可以通过混合速度和时间来控制,否则容易形成缩孔而且降低消泡效率。
由于油漆原料和施工方法的多样性,来预测消泡剂的性能是很难的。客户必须自己对系统进行评估。
搅拌和震荡测试:用搅拌或震荡使空气进入系统,通过观察样品搅拌后泡沫的重量和体积的变化可以分析消泡的能力。
辊涂测试:通过比较测试板上辊涂后湿膜和干膜的表面缺陷可以分析消泡能力