zpey2010 发表于 2010-7-21 13:30 
有些分散剂及流平剂为什么会稳泡！？原理是？
这个问题可以引用一些资料来说明：
泡沫的稳定化必须满足如下条件： ①介质必须是液体，且至少要由两种物质所组成； ②必须有可溶性表面活性剂存在； ③必须产生Marangoni效应； ④必须有凝胶状表面层形成 毫无疑问，所有涂料配方都能满足第一个条件。现在我们讨论其他方面的问题。 1．可溶性表面活性剂的存在 泡沫体系自由能的增加是由表面张力和所增加的表面积的乘积所致。由此看来，泡沫产生的难易程度与液体体系的表面张力直接有关。现以十二烷基硫酸钠为例，说明水溶液中表面活性剂的浓度与表面张力的关系
一般说来，纯水甚至纯的表面活性剂，由于表面和内部的均匀性，不可能形成弹性膜，所以它们的泡沫总是不稳定的。当空气进入泡沫体系，其气泡上升到液体表面，并透过表面时，液体体系中有无表面活性剂存在，它们的行为有很大的差异。这取决于这些气泡是“裸露”的泡，还是具有表面膜的泡。也就是说，是无表面活性剂吸附的泡，还是有表面活性剂吸附的泡。无表面活性剂吸附“裸露"的泡会立即撕开，它所包围的空气就会逃逸，液体就会自由流动。有表面活性剂吸附的泡，即具有表面膜的泡，表面活性剂分子中的亲水基和憎水基被气泡壁吸附，并有规则地排列在气液界面上，形成了弹性膜，阻止了泡膜的破裂。另外表面张力与温度也有直接的关系。见表3—1。
2．Marangoni效应 热力学的观点还认为：有可溶性表面活性剂的存在就有Marangoni效应产生。该效应认为：“液体会自动从低表面张力处流向高表面张力处，高表面张力区域倾向于收缩，并在界面上造成切线方向的运动。”当泡沫刚形成时，泡沫膜内的液体由于重力的作用，马上开始向下回流，从而带动表面活性剂分子也向下流动，造成底部表面张力低于上部表面张力。由于Marangoni效应，在底部低表面张力的液体会自动流向上部高表面张力液体的区域，在泡膜中通过与纯液体生成的泡沫不断逆向流动的表面活性剂液体而增加了泡膜的厚度，使气泡获得稳定。这种Marangoni效应的修复能力通常用Gibbs弹性模量E来表示．
3．表面黏度 表面活性剂的泡沫性能包括它的起泡性和稳泡性两个方面。最近的研究表明，表面活性剂水溶液的起泡性和稳泡性皆随表面活性剂浓度上升而增强，到一定浓度后就达到极限值。对于阴离子、阳离子、非离子三种不同类型的表面活性剂体系来说，起泡性的极限值相差不多，但稳泡性极限值则相差很远。 决定泡沫稳定性的关键因素是液膜的强度，而液膜的强度主要取决于表面吸附膜的坚固性。表面吸附膜的坚固性通常以表面黏度来衡量。表3—2是几种表面活性剂水溶液(1％)表面黏度与泡沫寿命的关系。 表3-2
表面活性剂水溶液表面黏度与泡沫寿命的关系 由表3—2可知，表面黏度越高，泡沫寿命就越长。纯的十二烷基硫酸钠中加入少量十二醇作起泡剂、稳泡剂时，表面黏度上升，提高了泡沫稳定性。同样，在月桂酸钠中加入月桂酰胺亦使泡沫寿命大大增加，同时表面黏度升高。 4．表面电荷 如果泡沫的液膜带有相同的电荷，液膜的两个表面将相互排斥。因此，电荷有防止液膜变薄、增加泡沫稳定的作用。 离子型表面活性剂产生泡沫时，由于表面吸附的结果，表面活性剂离子将富集于表面，形成带负电荷的表面层，而相反离子则分散在液膜溶液中，形成液膜的双电层，如下图所示。 当液膜变薄到一定程度时，两个表面层的静电斥力开始呈现出显著的作用，防止液膜进一步变薄，保持了液膜中的液体内容物，维持气泡不破裂。但应该指出，此种静电相斥作用在液膜较厚时影响不大 5．涂料中泡沫的稳定问题 对于这个问题，不少学者还正在研究之中，现在只能就所搜集到的资料作简单介绍。只有涂膜中有液体存在时，Marangoni效应才会起作用，随着涂膜的干燥，在涂膜中液体的量会减少，此时稳定泡沫的就不会是Marangoni效应，而是黏度效应在起稳定作用。凝胶化的表面层是膜的外层，当其开始固化时，黏度会增加，而且还存在一个黏度梯度，面层的黏度高于里层的黏度，使允许气泡破裂的倾向显著减少。涂料配方倾向于形成高黏稠、抗流淌的表面涂膜，这是一个不透气的表面凝聚膜，‘通过表面传递和涂膜内外层之间的静电排斥作用，使它们具有一种自愈能力，高的整体黏度延缓了气泡聚集及迁移到表面的速度，使气泡很难破裂。
很显然，某些流平剂由于极较好的相容性和能降低表面张力，从而起到了稳泡的作用。 下面是johnson版主的文章，论述了为什么有些流平剂会稳泡，而有些流平剂会消泡： 有机硅流平剂的结构以最常见的聚醚改性硅油为例，他的结构通常可以用如下结构式来描述：——（SiO(CH3)2）m——（SiOCH3(CH2CH2CH2(CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y）nR——来表示，其中m链段是未改性部分，也就是相容性受限链段，n部分是相容链段，也就是改性链段，当改性部分是聚醚链的时候，就是聚醚改性硅油，当改性链段中的基团换成——烷基，——聚酯，——芳香基的时候就成为相应的改性硅油。上面的结构式里面有四个参数，分别是m，n，x，y，这四个参数共同决定了一个流平剂的性能。而不同流平剂之间性能的区别很大程度上也决定于m，n，x，y四个数值的区别。下面简单讨论一下这几个数值对流平剂性能的影响的具体表现形式
1.相容性：有机硅流平剂的相容性主要取决于m/n的数值，m/n的数值越小（也就是不相容链段含量越低），则相容性越好，在m/n数值固定的情况下，x/y的数值越大，则相容性越好，这是因为聚环氧乙烷的相容性超过聚环氧丙烷的原因。
2.手感：在xy值固定的情况下，有机硅流平剂的手感同样主要取决于m/n的数值，m/n的数值越大，手感越好（相当于纯有机硅链段含量越高，相容性越好），在m/n数值一样的情况下，m的绝对数值越大，手感越好；从这一点可以看出，对于有机硅流平剂，追求好的相容性和好的手感经常是一对矛盾，为了达到两者兼顾，通常m/n只能在一个不大的范围内选择
3.流平能力：m，n，x，y的数值对流平效果的影响比较复杂，一般而言，m/n的数值在1到2之间的时候有比较好的流平效果，而对于固定的m/n数值的情况下，X+Y的数值越大，流平效果越好。
4. 稳泡性：一般而言，在通常的X，Y的数值下，m/n>3或者m/n< 1/4都可以得到基本上不稳泡的效果，通俗的说就是当硅含量很高或者很低的时候，所得到的流平剂都是不稳泡的，而如果做成硅含量很高的品种，就能得到手感出色，不稳泡，但是相容性略差的流平剂，如果做成硅含量很低的品种，则所得到的流平剂的性能就是相容性很好，不稳泡但是手感不足的有机硅流平剂。
5. 重涂性：一般来说，m+n的数值越大且m/n的数值越高，越容易出现重涂性的问题，另外聚醚端基R基团的种类也会对重涂性产生影响
6.消光粉的定向能力：根据试验，消光粉定向的能力受m/n的数值和m的绝对值的影响很大，m的绝对值越大，有越好的消光粉定向能力。
以上简单描述了聚醚改性硅油的几个结构参数对其性能的影响，而通常我们经常要求有机硅流平剂具有好的相容性和好的手感，为了同时满足这两点，故m/n的数值经常落在了稳泡的范围内，这也就是为什么我们经常说聚醚改性硅油类流平剂稳泡的原因。其实针对不同涂料对流平剂的不同要求，通过选择合适的m，n，x，y值的流平剂，经常可以得到格外出色的效果，有时候并不一定局限于市场上常见的那么几个品种，这也是为什么各种流平剂都有人说用的很好的主要原因。当然，由于各个助剂公司都很少公布他们的流平剂所对应的m，n，x，y值，故很多时候涂料工程师还没有办法根据自己的需求来预测可能有效的流平剂，这个时候就只能靠实验来摸索了。
至于分散剂。通常来说，如果分散效果很好的话，会起到降粘的作用，从而对消泡有利。但是有些受控絮凝类的分散剂，本身就添加少量有机硅氧烷，如BYK-104S，Tech-504S等。本身又起受控絮凝作用，粘度会上升，稳泡也是很容易理解的。分散剂本身也是一种表面活性剂，如果同时存在降低表面张力，或是因分散效果不好（或是受控絮凝作用）引起增稠的话，也是很容易稳泡的。 | 
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狗仔卡
发表于 2010-7-21 13:30:54
显身卡
