低VOC涂料消泡剂配方设计中分子消泡活性物的作用

韦氏词典把泡沫定义为在液体表面或液体中形成的一种轻质的微小气泡泡沫被进一步描述为通过化学或机械方式产生的稳定泡沫当讨论涂料中夹带泡沫时这些描述是正确的当讨论涂料时泡沫被进一步定义为在相对大量的气体（空气）中的小量液体的分散不管是哪一种方式定义或描述的泡沫如果不除去它不管是在湿态涂料还是干膜泡沫都是一个严重问题保留在干膜中的泡沫会影响涂层性能反过来说可能会导致涂层过早失效以及产生灾难性的影响本文将展示的一类分子消泡剂是以有效高效和持久的方式从涂料中去除泡沫的可行性解决方案我们首先回顾泡沫的形成原因讨论消泡剂的典型组分解释消泡剂在涂层系统中的功能然后给出示例说明含有分子活性物的消泡剂比不含分子活性物的消泡剂的效率更高

有许多文献讨论抗泡剂消泡剂和脱泡剂之间的区别可接受的定义是抗泡剂是一种能防止或延缓泡沫形成的物质消泡剂是在泡沫形成后作用于泡沫能减少或者消除泡沫脱泡剂有助于小气泡聚成大气泡加快单个气泡的上升度实际上用于减少和消除泡沫制备的添加剂以多种方式发挥作用很难将其进行分类所以在本文中用术语消泡剂来描述所讨论的添加剂

泡沫产生的原因

纯液体不会稳泡当你摇动水时很容易看到这一现象气泡生成后会迅速上升到水面然后破裂水没有夹带空气的倾向气泡会迅速上升并离开液体相反涂料不是纯的液体那么涂料会夹带空气在液体涂料或干膜中夹带气泡的原因是什么呢

水性涂料不是纯的液体它们是在载体（水）中的粒子（颜料树脂）分散胶体在涂料中气泡稳定的其中一个关键因素是表面活性剂因为正是表面活性剂才能将所有不同的成分保持在一起而不是相分离或沉淀表面活性剂是用来防止乳液出现相分离的一种组分它能润湿颜料表面来改善分散性和防止沉降并提高水性涂料配方中各种成分的整体兼容性这些表面活性剂的负面影响是它们也能非常有效地稳定涂料混合物中的空气使空气很难聚结在一起上升到表面而逃逸这是由表面活性剂的特定性质决定的表面活性剂是既具有疏水性又具有亲水性的物质正是由于这一点它们能有效地发挥作用这也是为什么它们在有效稳定泡沫的原因表面活性剂的疏水部分围绕气泡周围使其能稳定在涂料中从而防止气泡凝聚并上升到表面而逸出（图1）

消泡剂组成

消泡剂配方有三大组成成分

1.载体

2.乳化剂和湿润剂

3.第三种组分或活性成分

载体可以作为其自身的消泡剂在消泡剂配方中其主要功能是把疏水成分带到层状界面在那里发挥作用载体的例子是矿物油和硅油乳化剂或者润湿剂用于将消泡剂分散在需要消泡的液体中它们能控制分散消泡剂的难度对消泡剂的效力持久性和相容性也有影响加入第三种组分是为了提高消泡剂的性能改善消泡剂稳定性或相容性憎水颗粒脂肪酸偶联剂和享有专利权的组分如消泡分子就属于这一类

消泡剂如何工作

正是由于消泡剂的作用克服了表面活性剂的稳定作用能从体系中除去气泡要做到这一点消泡剂要配制成与气泡壁和液体表面或邻近气泡壁之间界面处的表面活性剂层不兼容这个区域通常被称为膜层（图2）消泡剂需要是低表面张力的液体具有受控的不溶性或不相容性有正的进入系数能进入膜层中以及正的铺展系数能在整个膜层中散布开消泡剂也需要被分散成配方中的疏水液滴一旦消泡剂微滴进入并分布在整个膜层区域它就会破坏表面活性剂的稳定作用使水从膜层中流出从而导致气泡壁变薄和气泡的最终破裂（图3）因此除消泡剂的表面张力高效的消泡剂的重要性能特征是消泡剂能够被分散在待消泡的液体中并形成有效的液滴粒径

具有消泡活性的有五种

1.疏水性固体

2.在原位形成疏水性固体

3.表面活性剂的竞争者

4.低表面张力的液体

5.对抗性的表面活性剂/聚合物

分子消泡剂属于最后一类即对抗性表面活性剂/聚合物这种技术的有效性是通过消泡分子与涂料中的其它表面活性剂相互作用来形成刚硬的膜而不是在膜层壁处的弹性膜来实现的这是通过表面活性剂链之间发生的相互排斥力的作用来实现的因此围绕在气泡周围的膜层区域不会伸展膜层区更容易被突然打开而释放出空气因此寻找有效和高效的消泡剂的困难是平衡涂料体系中需要的不兼容性消泡剂能克服表面活性剂的稳定作用不会对涂层体系造成任何缺陷如缩孔起皱着色剂的分离等