涂料與助劑-消泡劑的選擇與應用

2022-04-06 09:21:17

一、涂料中氣泡來源

     涂料生產和施工都會不同程度地產生氣泡,氣泡的產生妨礙生產、施工的順利進行,同時給成品涂膜帶來缺陷。

1、生產過程中的攪拌混合分散等帶來的機械泡

2、顏填料潤濕過程中氣體被置換出來。

3、在2K體系中添加固化劑時的混合。

4、施工過程,如滾涂,浸涂,噴涂,印刷。

5、涂料潤濕多孔基材時氣體被置換出來

6、涂料固化過程中化學反應生成的氣體 

二、泡沫的穩定機理:

泡沫是氣體在液體介質中穩定的氣體,而純凈的水或者是有機溶劑泡沫能夠很快的遷移至液體的表面,再加上泡沫的表面和內部均勻的,很難形成彈性薄膜,即使形成亦不穩定,會瞬間消失。 因此,不含表面活性劑及其他雜質的純液體是不存在氣泡的。

但我們在涂料的生產過程中不但會加入樹脂、顏料,填料等材料,為了達到最佳性能還不可避免地會加入一些比如分散劑,流平劑等表面活性劑。溶液中有表面活性劑的存在,氣泡形成后,由于分子間力的作用從而在氣泡界面上形成彈性膜,其穩定性很強,常態下不易破裂。 

 

三、氣泡的危害

1、在生產過程中,氣泡會降低生產的有效容積以及帶來不必要的等待時間。

2、泡沫也會影響施工。比如在自動線輥涂施工過程中,泡沫會導致涂料從回流槽溢出,以及影響涂料從滾筒向基材的運轉。

3、氣泡還會帶來干膜的表面缺陷,影響美觀。

4、會降低漆膜的有效成膜密度引起空洞,從而對附著力及各種耐性帶來很大的影響。

 

四、消泡劑的消泡機理

泡沫的破除要經過3個過程,即氣泡的再分布、膜厚的減薄和膜的破裂,要經過這三個過程達到自然消泡是需要很長的時間的。正確選用合適的消泡劑可以保證涂料生產和施工的正常進行

消泡劑是以低表面張力的與液體有限相溶的微粒的形式滲入到泡沫的體系之中,依照低表面張力的液體總是流向高表面張力的液體的物理原則,消泡劑微粒在接觸泡沫后即捕獲泡沫的表面經過迅速鋪展,進一步擴散侵入。消泡劑本身的低表面張力使氣泡膜的表面張力局部降低,使氣泡表面形成很薄的雙膜層,膜壁逐漸變薄,而被周圍表面張力大的膜層強力牽引,產生應力的不平衡,最后導致氣泡破裂。而不溶于體系的消泡劑分子,又再重新進入另一個氣泡膜的表面,如此重復,直至所有泡沫全部覆滅。 

 

涂料用消泡劑的選擇標準

 

五、1、表面張力??;消泡能力強,價格實惠,用量少;2、耐熱耐酸堿好;在起泡溶液中溶解性??;性能穩定長久。3、分散性、滲透性好;與體系平衡性好;消泡劑加入后不會影響體系的基本性質;4、安全無毒,生理安全性高。

 

六、消泡劑的特性:

 消泡劑根據應用分類又可分為水性和油性,從功能上分類大體又可分為破泡劑、脫泡劑和抑泡劑, 根據成分分類又可分為:有機硅、礦物油、非硅(聚醚、聚丙烯酸)等都統稱為消泡劑。

按照目前公認的消泡理論,一個化合物如果能夠被使用作為某個體系的消泡劑,須要滿足兩個條件:第一,它要和所應用體系不相容;第二,它要具有比所應用體系更低的表面張力。 所有好的消泡劑都有一個共同特點就是:表面張力必須要低于液體體系表面張力,并與液體要有著一定的不相容性的同時還必須要具備很好的分散性。表面張力越低其有效展布的速度就越快,相容性越差,消泡能力則越強。分散性越好,則越不會引起漆膜縮孔、針眼等不良現象的產生。

 

七、不同消泡劑的應用和選擇

 消泡劑不是萬能的,所以在不同的體系內或是不同的施工要求就要選擇不同的消泡劑來達到理想的消泡效果。

有機硅消泡劑易分散、消泡能力強、通用性強、抑泡持久等優點,使用添加量少,應用面相對廣泛,既可使用在水性體系,又能使用在油性體系中。表面張力小,化學穩定性好,難與其他物質發生化學反應。消泡能力強,不僅能有效地破除已經生成的泡沫,而且可以顯著地抑制泡沫,防止泡沫的生成,是涂料消泡理想的選擇。

 相比較而言,由于有機硅助劑的表面張力相對更低,在體系當中一般傾向于液體表面,所以表面想要泡沫消失快,就建議使用能在氣泡膜上快速展布的有機硅類低表面張力聚合物破泡劑,這類消泡劑通常是聚硅氧烷類型的,又可細分為氟改性和氣硅改性有機硅消泡劑等類別。

氟改性有機硅如:BYK141、066N揚州立達LD-2022A、2033等。這類消泡劑的特點是:表面張力低,鋪展速度快,破泡能力強。與體系的兼容性廣??捎行П苊庖蛱砑恿窟^大而造成的成漆渾濁,漆膜發霧,及因相容性過差而造成的縮孔等現象產生。

氣硅改性型有機硅消泡劑如:海明斯6800和揚州立達的LD-2044、2046等。由于這類消泡劑是在有機硅的基礎上面又添加了疏水性氣相二氧化硅,能夠保證在有機硅低表面張力快速鋪展的同時更利用疏水性氣氣相二氧化硅來刺穿氣泡的彈性膜使氣泡快速破滅,所以具備了比單純有機硅更強的破泡能力。

而非硅助劑由于表面張力相對高一些,并可以在體系內部到表面都有所分布,故更多的在體系內部起作用,所以常被用作脫泡和抑泡助劑。另外非硅消泡劑的消泡能力也取決于與樹脂不相容性的強弱的平衡,如相溶性太差雖然消泡能力強,但在添加量過大的情況下也會有著造成漆膜發霧和孔等不良現象的風險產生。這類消泡劑有如:BYK052、三化AC300揚州立達LD--2052、2031等。

礦物油消泡劑與水性涂料相容性好,主要用于水性涂料的消泡。一般都是有載體油、疏水顆粒,乳化劑,防腐劑及其他增效成分組成。礦物油消泡劑具有快速消泡、效率高、消泡持久和經濟性好的特點。能在水中分散而變成適度穩定性的乳液。在酸性與堿性條件下皆可使用。由于礦物油消泡劑大都是乳化型產品,為了避免破乳和浮油不推薦用于研磨和過度分散。這類消泡劑有:巴斯夫WBA、諾普科NXZ、揚州立達LD-206、207、208等。

 對于水性涂料體系,隨著現代水性涂料工業的發展,常規的以礦物油為基質的消泡越來越不能滿足要求,隨之而來的是有機硅消泡劑被越來越多的應用到水性涂料體系當中。 

 通??捎糜谒酝苛象w系的有機硅消泡劑分為乳液型與硅油型兩大類,乳化液型消泡劑的優勢在于本身已經通過乳化分散成有消泡作用的小液滴了,故在使用的時候不需要進行研磨可以直接使用。而硅油型的消泡劑由于無乳化破乳風險一般都建議研磨和在高剪切力下添加。由于含量高,還有添加量小的特點,并且硅油型消泡劑在消除微泡方面比乳液型消泡劑有更大的優勢。 這類用于水性涂料的純硅油型消泡劑有:迪高810、901W、揚州立達LD-230、240等。

 不同要求的涂料體系,不同的生產及施工工藝要求,對抑泡、脫泡、破泡的要求也不盡相同,一般都建議選擇用不同特性的消泡劑來搭配使用。


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