消泡剂是如何起作用的?
消泡剂是如何起作用的?
选用消泡剂还是脱泡剂取决于所需消除的泡沫类型,例如宏泡还是微泡。如需消除表面的宏泡,水性配方中防止大的气泡以及快速破泡,首选脱泡剂。实际应用中,通常很难清楚地区分应该用消泡剂还是脱泡剂。大多数消泡剂也能在一定程度上有效地脱除微泡,反之亦然。关于脱泡剂地理论将在脱泡剂章节中介绍。
消泡剂通过渗透到气泡膜层,破坏气泡的稳定并使其破裂来达到消泡效果。文献中油多种关于消泡理论模型的研究。从理论模型中,可以推断出一个复合物或配方要成为有效的消泡剂,所必须满足的条件。
消泡剂必须具备以下特性:
1.不能溶解在被消泡体系中
2.低表面张力
3.渗透系数E为正值
4.展布系数S为正值或者架桥系数为正以及具有反润湿能力
根本上将,消泡剂必须与被消泡的体系不相容,在体系中以微小的液滴形式存在。另一方面,为避免产生类似缩孔那样的缺陷,消泡剂又必须与基料充分相容。因此,消泡剂的选择往往是消泡能力及相容/不相容性之间的平衡。
如同之前描述的,消泡剂通过渗透和破坏泡沫膜层来起到消泡作用。消泡剂能够渗入到泡膜内部是消泡剂的先决条件。渗透时,首先要破坏假乳化液层。这是一个介于消泡剂小液滴和液体表面的薄层。如果假乳化层太稳定,消泡剂小液滴无法渗透,消泡就不可能实现。
一旦消泡剂小液滴破坏了假乳化层并且穿透了膜层,接下来就可以根据渗透系数来描述其过程,渗透系数的计算与三相间的界面张力有关。即被消泡液体、消泡剂以及空气这三相。之哟当渗透系数为正数时,消泡剂才能保持在膜面。如果渗透系数为负数,消泡剂小液滴会迁移回液相。
消泡剂的小液滴渗透膜层后可能会发生展布。如果消泡剂铺展于表面,就会在膜层表面形成透镜状的消泡剂液滴,取代该位置上的表面活性剂。因此膜层的稳定性和弹性久会被消弱并破裂。展布过程导致泡膜液体向铺展方向流动。这个现象,也被称作马兰戈尼流动,会引起消泡剂液滴铺展处的气泡膜变薄,进而导致膜层不稳定。消泡剂的展布过程可以用展布系数来描述,该系数表征了三相之间的表面张力平衡。只有展布系数为正值的消泡剂小液滴才能铺展到介质表面起到消泡作用。
展布系数公式显示,只有当消泡剂与空气的界面张力和消泡剂与介质之间的界面张力之和小于气泡介质的表面张力,消泡剂才能够铺展。
展布能录i不足的消泡剂可以通过另一个被称作架桥的过程来消泡。首要条件是消泡剂必须能够渗透气泡膜层,并且渗透系数为正值。想起到架桥作用,要求渗透到膜层表面的消泡剂小液滴必须又能力渗透到膜层另一边。通常,这个过程只有在膜层中的液体被进一步排出,膜层变薄时才能有可能发生。在一些情况下,消泡剂小液滴会和液滴结合而尺寸增加,这样也会形成桥膜。如果消泡剂小液滴已经渗透了膜层两边,它所带来的反润湿或延申可以使膜层破裂。
两种机理的基本条件都是消泡剂的架桥系数必须为正值
架桥系数的计算与界面张力的平方有关。只有当消泡剂与气相间界面张力非常小的情况下架桥系数才能为正值。反润湿时,起泡的液体时不能够润湿消泡剂液滴表面的。因此,消泡剂小液滴才能形成反润湿并导致气泡破裂。固体消泡剂也可以通过反润湿起到消泡作用。如果通过延申机理而消泡,这是由于消泡剂小液滴形成的桥膜在气泡膜上最薄弱的点,当气泡膜拉伸时,即使非常小的拉伸力都可导致气泡破裂。
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