助劑介紹 | 消泡劑篇
水性涂料、溶劑型涂料，在配方中應(yīng)采用各種助劑，其中有幫助顏料濕潤分散的助劑；有改進(jìn)涂料成品貯藏穩(wěn)定的助劑，有調(diào)整涂膜外觀平整的助劑；還有一些達(dá)到特別功能的助劑。
上述這些助劑品種大多都屬于表面活性劑，都能改變涂料的表面張力，致使涂料本身就存在著易起泡或使泡沫穩(wěn)定的內(nèi)部因素。
涂料制造過程中需要使用各種高速混合機(jī)，如三輥機(jī)、砂磨機(jī)和球磨機(jī)等。涂料涂裝時(shí)所用的各種方式方法，如空氣噴涂、無氣噴涂、輥涂、流涂和淋涂等。在這些過程中，都會(huì)程度不同地增加涂料體系的自由能，幫助產(chǎn)生泡沫，這是產(chǎn)生泡沫的外部因素。
泡沫的消除方法
1、物理方法
從物理學(xué)角度考慮消除泡沫的方法主要包括放置擋板或?yàn)V網(wǎng)、機(jī)械攪拌、靜電、冷凍、加熱、蒸汽、射線照射、高速離心、加壓減壓、高頻振動(dòng)、瞬間放電和超聲波(聲學(xué)液體控制)等，這些方法都在不同的程度上促進(jìn)了液膜兩端氣體的透過速率和泡膜的排液，使得泡沫的穩(wěn)定因素小于衰減因素，從而泡沫的數(shù)量逐漸減少。但是這些方法共同的缺點(diǎn)是使用受環(huán)境因素的制約性較強(qiáng)、消泡速率不高等,優(yōu)點(diǎn)在于環(huán)保、重復(fù)利用率高。
2、化學(xué)方法
從化學(xué)角度消除泡沫的方法主要包括化學(xué)反應(yīng)法和添加消泡劑的方法。
化學(xué)反應(yīng)法是指通過加入一些試劑使其與起泡劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)，從而降低了液膜中表面活性劑的濃度，促使泡沫的破裂，但是這種方法存在發(fā)泡劑成分不確定、產(chǎn)生難溶性物質(zhì)對體系設(shè)備產(chǎn)生危害等缺點(diǎn)?，F(xiàn)如今各行各業(yè)應(yīng)用廣泛的消泡方法是加入消泡劑的方法，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于破泡效率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是尋找合適高效的消泡劑是關(guān)鍵。
消泡劑的原理
消泡劑，也稱消沫劑，原理有以下幾點(diǎn)：
1、泡沫局部表面張力降低導(dǎo)致泡沫破滅
該種機(jī)理的起源是將高級醇或植物油撒在泡沫上，當(dāng)其溶入泡沫液，會(huì)顯著降低該處的表面張力。因?yàn)檫@些物質(zhì)一般對水的溶解度較小，表面張力的降低僅限于泡沫的局部，而泡沫周圍的表面張力幾乎沒有變化。表面張力降低的部分被強(qiáng)烈地向四周牽引、延伸，最后破裂。
2、破壞膜彈性而導(dǎo)致氣泡破滅
消泡劑添加到泡沫體系中，會(huì)向氣液界面擴(kuò)散，使具有穩(wěn)泡作用的表面活性劑難以發(fā)生恢復(fù)膜彈性的能力。
3、促使液膜排液
消泡劑能促使液膜排液，因而導(dǎo)致氣泡破滅，泡沫排液的速率可以反映泡沫的穩(wěn)定性，添加一種加速泡沫排液的物質(zhì)，也可以起到消泡作用。
4、添加疏水固體顆?？蓪?dǎo)致氣泡破滅
在氣泡表面疏水固體顆粒會(huì)吸引表面活性劑的疏水端，使疏水顆粒產(chǎn)生親水性并進(jìn)入水相，從而起到消泡的作用。
5、增溶助泡表面活性劑可導(dǎo)致氣泡破滅
某些能與溶液充分混合的低分子物質(zhì)，可以使氣泡表面活性劑被增溶、使其有效濃度降低。有這種作用的低分子物質(zhì)如辛醇、乙醇、丙醇等醇類，不僅可減少表面層的表面活性劑濃度，而且還會(huì)溶入表面活性劑吸附層，降低表面活性劑分子間的緊密程度，從而減弱了泡沫的穩(wěn)定性。
6、電解質(zhì)瓦解表面活性劑雙電層
對于借助泡沫的表面活性劑雙電層互相作用，產(chǎn)生穩(wěn)定性的起泡液，加入普通的電解質(zhì)即可瓦解表面活性劑的雙電層起消泡作用。
消泡劑的分類
常用的消泡劑按成分不同可分為硅（樹脂）類、表面活性劑類、鏈烷烴類和礦物油類。
1、硅（樹脂）類
硅樹脂消泡劑又稱乳劑型消泡劑，使用方法是將硅樹脂用乳化劑（表面活性劑）乳化分散在水中后投加到廢水中。二氧化硅細(xì)粉是另一種消泡效果較好的硅類消泡劑。
2、表面活性劑類
此類消泡劑其實(shí)是乳化劑，即利用表面活性劑的分散作用，使形成泡沫的物質(zhì)在水中保持穩(wěn)定的乳化狀態(tài)分散，從而避免生成泡沫。
3、鏈烷烴類
鏈烷烴類消泡劑是用乳化劑把鏈烷烴蠟或其衍生物乳化分散后制成的消泡劑，其用途與表面活性劑類的乳化型消泡劑類似。
4、礦物油類
以礦物油為主要消泡成分。為了改善效果，有時(shí)混合金屬皂、硅油、二氧化硅等物質(zhì)一起使用。此外，為使礦物油容易擴(kuò)散到發(fā)泡液表面，或者使金屬皂等均勻分散在礦物油中，有時(shí)還可投加各種表面活性劑。
不同種類消泡劑的優(yōu)缺點(diǎn)
礦物油類、酰胺類、低級醇類、脂肪酸及脂肪酸酯類、磷酸酯類等有機(jī)物消泡劑的研究應(yīng)用較早，屬于第一代消泡劑，其具有原料易得、環(huán)保性能高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)在于消泡效率低、專用性強(qiáng)、使用條件苛刻等。
聚醚類消泡劑是第二代消泡劑，主要包括直鏈聚醚、由醇或氨為起始劑的聚醚、端基酯化的聚醚衍生物三種。聚醚類消泡劑最大的優(yōu)點(diǎn)在于抑泡能力強(qiáng),除此以外，還有些聚醚類的消泡劑具有耐高溫、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿等優(yōu)良性能；缺點(diǎn)是使用條件受溫度限制、使用領(lǐng)域窄、消泡能力較差、破泡速率低等。
有機(jī)硅類消泡劑（第三代消泡劑）有較強(qiáng)的消泡性能、快速的破泡能力、揮發(fā)性低、對環(huán)境無毒害、無生理惰性、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力，但是抑泡性能較差。
聚醚改性聚硅氧烷消泡劑同時(shí)兼有聚醚類消泡劑和有機(jī)硅類消泡劑的優(yōu)點(diǎn)，是消泡劑的發(fā)展方向。有時(shí)還可以根據(jù)其逆溶解性重復(fù)利用，但是目前此類消泡劑的種類較少，還處于研發(fā)階段，生產(chǎn)的成本較高。
消泡劑的選型
選擇消泡劑要符合以下幾點(diǎn)：
1、在起泡液中不溶或難溶
為破滅泡沫，消泡劑應(yīng)該在泡膜上濃縮、集中。對破泡劑的情況，應(yīng)在瞬間濃縮、集中，對于抑泡的情況應(yīng)經(jīng)常保持在這種狀態(tài)。所以消泡劑在起泡液中是過飽和狀態(tài)，只有不溶或難溶才易于達(dá)到過飽和狀態(tài)。用于水體系的消泡劑，活性成分的分子，須為強(qiáng)疏水弱親水，HLB值在1.5-3范圍，作用才最好。
2、表面張力低于起泡液
只有消泡劑分子間作用力小，表面張力低于起泡液，消泡劑微粒才能夠在泡膜上浸入及擴(kuò)展。值得注意的是，起泡液的表面張力并非溶液的表面張力，而是助泡溶液的表面張力。
3、與起泡液有一定程度的親和性
由于消泡過程實(shí)際上是泡沫崩潰速度與泡沫生成速度的競爭，所以消泡劑必須能在起泡液中快速分散，以便迅速在起泡液中較廣泛的范圍內(nèi)發(fā)揮作用。要使消泡劑擴(kuò)散較快，消泡劑活性成分須與起泡液具有一定程度的親和性。消泡劑活性成分與起泡液過親，會(huì)溶解；過疏又難于分散。只有親疏適宜，效力才會(huì)好。
4、與起泡液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
消泡劑與起泡液發(fā)生反應(yīng)，一方面消泡劑會(huì)喪失作用，另一方面可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響微生物的生長。
5、揮發(fā)性小，作用時(shí)間長
首先要確定需要使用消泡劑的體系，是水性體系或油性體系。如發(fā)酵行業(yè)，就要使用油性的消泡劑，如聚醚改性硅或聚醚類的。選擇出消泡劑，比較添加量，在參考價(jià)格，可得出最適用最經(jīng)濟(jì)的消泡劑產(chǎn)品。
影響消泡劑使用效果的因素
1、消泡劑在溶液中的分散性
消泡劑在溶液中的分散狀態(tài)和表面性能顯著影響其它消泡性能。消泡劑應(yīng)具有合適的分散程度和粒徑太大或太小的顆粒會(huì)影響它們的消泡活性。
2、泡沫體系中消泡劑的相容性
當(dāng)表面活性劑完全溶解在水溶液中時(shí)，它通常定向排列在泡沫的氣液界面上以穩(wěn)定泡沫。當(dāng)表面活性劑處于不溶狀態(tài)或過飽和狀態(tài)時(shí)，顆粒分散在溶液中并積聚在泡沫上，泡沫充當(dāng)消泡劑。
3、發(fā)泡系統(tǒng)環(huán)境溫度
發(fā)泡液體的溫度也會(huì)影響消泡劑的性能。當(dāng)發(fā)泡液體本身的溫度相對較高時(shí)，建議必須使用特殊的耐高溫消泡劑，因?yàn)槿绻褂闷胀ǖ南輨菪Ч隙〞?huì)大大降低，而且消泡劑會(huì)直接將乳液破乳。
4、包裝、儲(chǔ)存和運(yùn)輸
消泡劑適用于5～35℃儲(chǔ)存，保質(zhì)期一般為6個(gè)月。不要把它放在熱源附近或暴露在陽光下。根據(jù)常用的化學(xué)儲(chǔ)存方法，確保使用后密封，避免變質(zhì)。
5、消泡劑的添加比例
原液的添加和稀釋后的添加在一定程度上有一些偏差，并且比例不相等。由于表面活性劑濃度低，稀釋的消泡劑乳液極不穩(wěn)定，很快就不會(huì)分層消泡性能相對較差，不適合長期儲(chǔ)存建議稀釋后立即使用。
添加消泡劑的比例需要通過現(xiàn)場試驗(yàn)來驗(yàn)證效果，不應(yīng)該過分添加。
消泡劑的用量
消泡劑的種類很多，不同類型的消泡劑所需要的添加量是不同的，下面我們?yōu)榇蠹医榻B一下六類消泡劑的添加量：
1、醇類消泡劑：醇類消泡劑使用時(shí)，用量一般在0.01-0.10%以內(nèi)。
2、油脂類消泡劑：油脂類消泡劑的添加量在0.05-2%之間，脂肪酸酯類消泡劑的添加量是0.002-0.2%之間。
3、酰胺類消泡劑：酰胺類消泡劑效果比較好，添加量一般在0.002-0.005%以內(nèi)。
4、磷酸酸類消泡劑：磷酸酸類消泡劑常用在纖維和潤滑油中，添加量為0.025-0.25%之間。
5、胺類消泡劑：胺類消泡劑主要在纖維加工中使用，添加量為0.02-2%。
6、醚類消泡劑：醚類消泡劑在造紙印染、凈洗中用的比較多，添加量一般是0.025-0.25%。
來源：化工助劑圈