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水性涂料用添加劑之迪高消泡劑

文章出處：原創網責任編輯：小莉作者：小莉人氣：-發表時間：2014-06-25 10:34:00

三升化工技術員將圍繞水性涂料用助劑，對迪高消泡劑、迪高增稠劑及分散劑的功能作用作逐一介紹。

當今全世界每年排放出的VOC(可揮發性有機物)量達2000萬t。其中來自汽車尾氣的為1000萬t，來自涂料的為350萬t，對于涂料行業而言，如何減少VOC的排放量已成為一大課題。各生產商根據時代的要求，竭力開發、生產“適合環保型涂料”，以粉末涂料、水性涂料代替原有的溶劑型涂料。

本文先介紹說明消泡劑。在水性涂料中，構成涂料的合成樹脂、乳液、分散劑、增稠劑、流平劑、潤濕劑、乳化劑等的利用非常活躍，其結果造成了涂料自身易起泡，而泡有穩定性持久的傾向。

另一方面，涂料制造工程，涂裝工程中的自動化，省力化的技術日新月異，特別是涂料生產及涂裝的高速化，造成了涂料中亂氣流、飛沫、沖擊、氣穴現象的發生，愈發促成了易產生氣泡的條件，故消泡劑的作用亦愈加明顯重要。

在涂料方面，與迪高消泡劑有直接關系的因素很多。具體而言，為了實現少量添加即可發揮消泡劑界面特性的效果，設計了不溶于涂料且有分散作用的助劑。因此消泡劑容易移動到涂料面，這樣有破壞氣泡及破壞殘留氣泡的作用。相反，在一些場合下，會出現被排斥、凹陷、亂色、光澤低下、凹凸不平、妨礙低污染等問題。另外，經年日久使之與涂料相溶，消泡的持續效果會降低。因此，選擇適合的消泡劑是非常重要的。

1迪高消泡劑的分類及其作用構造

1迪高消泡劑的分類

根據其作用分類，消泡劑可分為破泡劑、抑泡劑和脫泡劑三種類型。

破泡劑是在液體起泡后加入，它能迅速將氣泡破壞，降低液面。譬如在工業涂料的循環線上出現氣泡時，及時添加的助劑即為破泡劑。

抑泡劑是為預防涂料起泡的助劑。在涂裝現場用毛輥刷或噴涂等形式于涂裝前加入，可預防起泡現象。

脫泡劑是在液體中發揮效能聚集泡中的空氣，在生產涂料時使用，可以減少氣泡使涂料易于研磨。對于泡膜較厚的高粘度涂料，也可以起到減少膜中的氣泡的作用。

消泡劑一般均含有破泡、抑泡、脫泡的多種作用，有時做到十分明確的區分比較困難，最好根據用途的不同選擇合適的、具有最佳作用的助劑。

1．2．1作用構造

水性涂料用的消泡劑含有不溶于水的疏水性成分。疏水性微粒子存在于溶于水的消泡劑成分中，因而具有集中于液面的物理特性。這一性質決定了消泡劑可以有效地吸收水中的氣泡和存在于液面的氣泡。

另外，消泡劑的成分還具有表面張力低，在起泡液體表面中進行擴張，具有使氣泡的泡膜變薄的性質。而且也具有消除吸附于氣泡表面的，保持氣泡穩定的界面活性劑的性質。消泡劑的這些性質可以有效的消除氣泡。

在實際運用中，液體中發生氣泡后，由于消泡劑的加入使氣泡與氣泡接觸形成更大的氣泡并快速地上升至表面，實現脫泡。具體涂裝時，涂裝完畢后沒有立即出現氣泡，或者在干燥前氣泡已經消失。另外在涂料生產時，可使發生的氣泡消失，并阻止了液面的上升。

1．2．1破泡

破泡劑通過吸附泡和與表面張力的作用侵入泡膜。其后，表面張力將破泡劑擴散于泡膜的表面，使泡膜變薄，破壞泡沫(如圖1所示)。

侵入系數E：oW+oi一>0

擴散系數S：oW—oi—oo>0

其中：oW——泡膜的表面張力

o0——消泡劑的表面張力

oi——泡膜和破泡劑的界面張力

1．2．2抑泡

抑泡劑和液體中起泡性物質一同吸附于氣泡上。吸附抑泡劑的泡膜表面張力低下，泡膜變薄，導致破損。因此，泡沫變得不穩定，浮上液面時被破壞掉(如圖2所示)。

1．2．3脫泡

脫泡劑在液體中吸附于氣泡。氣泡相互吸附后，在吸附界面破損形成一個大氣泡。因浮力增大加快了上升的速度，促進了脫泡(如圖3所示)。

2．1有關化學組成

作為消泡劑的有效化學成分很多，主要有金屬皂、石蠟、硅酮和復合硅酮等4大類。一般而言，將上述4類物質單獨加入涂料中無任何消泡效果。但是靠這些物質的化學變化及相互配合就可發揮顯著的消泡效果。消泡劑主要是由降低涂料的表面張力、進入并破壞泡膜等消泡成分所構成，且促使這些化合物快速配合構成。

其中，通過微量的硅酮、復合硅酮發揮效果，將原有的金屬皂、石蠟類的消泡劑轉型，現在已被廣泛的使用。

2．2消泡劑的物理特性(破泡理論)

消泡劑是利用其界面特性起到消泡效果的，根據破泡理論，通過泡膜和消泡劑的表面張力找出界面引力要求的侵入系數(E)和擴張系數(s)中所表述的消泡作用的相互關系。在水性涂料中建筑乳液和消泡劑的表面上，測定其界面張力的結果，如表1所示。

侵入系數(E)，擴張系數(s)，其值越大．消泡效果就越好。表1的結果顯示，硅酮及復合硅酮類的消泡劑比起金屬皂、石蠟類的消泡劑而言效果極強。

2．3消泡劑的泡膜粘彈性理論

前面已經提到了表面界面張力的侵入擴張系數和消泡效果有相應的關系．但是實際上還有尚未探明的類型。譬如，在乳液濃度較高的涂料類型中，其類型的表面張力和添加的消泡劑的表面張力近似．無法用破泡理論說明。圖4所示為表面張力計測定的涂料表面張力和層狀長度的結果。在此圖中可以看到即使添加了消泡劑．表面張力幾乎沒有什么變化．但是板層長度卻大大減少。圖5中顯示了因消泡劑成分的不同，消泡性(含泡率)和板層長度的關系。表2中體現了消泡劑種類的不同與板層長度的關系。這些結果顯示，硅酮及復合硅酮類的消泡劑與金屬皂、石蠟類的消泡劑相比，板層長度值小，表面彈性低，因此消泡容易。

3消泡劑的適用性

在實際應用的涂料類型中，合成樹脂、乳液、分散劑、增稠劑、流平劑、潤濕劑、乳化劑等添加了有起泡作用的界面活性劑。為了選擇效果好的消泡劑，必須了解添加這些界面活性劑后的消泡效果及基本特性，我們對此進行了研究。

圖6為在丙烯酸涂料中加入陰離子界面活性劑后，同一涂料中加入非離子界面活性劑后的消泡結果。由此可以看出，加入陰離子界面活性劑的涂料比加入非離子界面活性劑的涂料起泡要多而且不易消泡。這種現象是因泡膜液體的推流作用造成了液體的吸附層分子的結合力、親水性的增強．而且通過泡膜的電荷作用起到了氣泡的穩定化作用。據此觀點可以認為，與非離子相比，加入電荷強的陰離子界面活性劑后的涂料出現了不易消泡的現象。因此，金屬皂類、石蠟類的消泡劑在添加非離子界面活性劑的涂料中有效，在添加陰離子界面活性劑的涂料中效果不太理想。但是，硅酮、復合硅酮類的消泡劑，不僅對添加非離子界面活性劑有效，而且對添加陰離子界面活性劑也發揮消泡效果。消泡劑因種類的不同．與起泡因子有關的陰離子界面活性劑中的離子性有選擇性，因此與金屬皂類、石蠟類的消泡劑相比，對于硅酮、復合硅酮類的消泡劑而言．無論涂料中添加了何種界面活性劑，其消泡效果均非常好。

4消泡劑的問題點

被排斥·凹陷在涂料中添加消泡劑時會有被排斥·凹陷等問題的發生。消泡劑本身是由不溶性物質構成的，因此消泡劑的選擇、添加方法、添加量發生偏差時，會導致被排斥·凹陷的發生。形成被排斥，凹陷的原因是不溶成分強烈擴張的結果。伴隨著不溶性成分擴張．與其相接觸的液體同時產生移動，發生磨擦現象，導致被排斥·凹陷。

表3說明，因消泡劑的成分不同，消泡劑分散液滴的大小也不同。硅酮、復合硅酮類的消泡劑的液滴比金屬皂類、石蠟類的消泡劑要小，被排斥，凹陷的發生也少。

4．2對涂膜表面的低污染性的阻礙

建筑外用涂膜經年日久后，污染非常明顯，特別是窗框周圍被雨水沖刷的部分及沿水流方向污垢更為嚴重。其原因之一是一般涂膜的表面為疏水性物質，易于吸附大氣中的含有的親油性的被污染物質，該污垢不會隨雨水被沖刷掉因而殘留下來。低污染性涂料是為易于降水沖刷污垢而設計的，涂膜表面具有親水性。另一方面，消泡劑的主要成分是由親油物質構成的，它妨礙了涂膜表面的親水性作用。