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涂料中气泡的产生和危害

泡沫是由许多液膜薄壁分隔开的气体或蒸气泡所组成。在有些工业领域，泡沫是有实用价值的，这时人们希望形成稳定的泡沫来解决生产技术和生活中的实际问题。但在涂料工业中，一般是不希望产生泡沫，要想方设法消除产生的泡沫。涂料中气泡的产生由以下因素所造成：①表面活性剂的使用。为了改善涂料的某些性能，如颜料分散性、贮存稳定性、流平性等，在涂料配方中加入各种表面活性剂等助剂，它们会改变涂料的表面张力，引起起泡和稳泡。

②涂料生产过程中，如高速分散过程会带进空气泡，在研磨分散中涂料自由能会升高，有助于泡沫的生成。

③在施工过程中，如空气喷涂会带进空气泡，无气喷涂、辊涂等也会使涂料体系自由能升高，帮助产生泡沫。

④有些涂料，如聚氨酯涂料在成膜过程中会产生气体，导致气泡产生。 。

若在涂料生产过程中发生泡沫，会影响到生产容器的利用，给操作带来困难；若在涂装过程中产生泡沫，会使漆膜表面产生缺陷。一方面影响涂膜的装饰性能，表面难看，光泽差；另一方面影响涂膜的防护性能，使防腐性和耐候性都降低。

2消泡机理及消泡剂的作用方式

(1)泡沫形成和破灭的理论

泡沫的破灭通常是由于液体从气泡壁排到壁面棱边处所致，当该液膜排液至厚度约lonm时，液膜中的分子运动便足以使其破灭，从而气泡结构遭到破坏。

①排液效应。如图1所示的是泡沫的结构和排液机理。泡沫的棱边处由很小曲率表面积所包围，与相对平坦的封闭液膜的壁面不同，因此任何棱边处B的液体压强小于A处的，液膜压强本身又等于外界大气压。由于压强差，棱边附近的液膜从A处推入8处，使棱边外围液膜变薄，为代替已推入棱边处的液膜，离棱边更远的液膜再迁移进入，致使液膜变薄。

②Gibbs弹性。液体弹性是泡沫稳定性的又一因素。当液体和表面活性剂组成的液膜在某一部位突然被拉伸时，膜面上的表面活性剂浓度暂时减少。该点表面张力相应增大，致使拉伸作用传递到表面张力较低的区域。这就使气泡具有耐突然破裂的能力，称为Gibbs弹性。

③表面迁移。当液膜离开低表面张力区域到高表面张力区时，随着它的迁移，把许多底层的液层带到新的地点。在被拉伸的液膜区域有一股流立即向它流去，趋于将从低表面张力区迁移来的液体使该区填满。这种效应使拉伸区恢复到它原来的厚度。粘稠的液体会拖带更多的液体急速充填到较薄的截面处，如果这一道拖去的液体太多的话，液膜自身原来的地方可能会减薄至破裂点而破泡。

在尽力补充表面上表面活性剂浓度以均衡表面张力的过程中，表面活性剂也可以从下层朝上扩散。若从下面大量液体的表面吸收速率比沿侧向表面运动速率是处于同一数量级或更高的话，则迁移到拉伸区的液体相应减少，更可能发生液膜变薄和气泡破灭。

泡沫的稳定性和破裂的因素除了以上三种重要概念之外，机械冲击、热冲击、静电力、气体吸附与扩散、底材对表面活性剂的消耗等都会明显地影响到泡沫的稳定性。

(2)消泡剂的作用方式

泡沫产生的难易程度与液体体系的表面张力直接有关，因为使用表面张力较低的活性剂及生产施工等因素，给泡沫的产生提供了条件。要消除泡沫，就要使用能使表面张力降低的物质作消泡剂。

消泡剂一般可分为抑泡剂和破泡剂两种，抑泡剂的作用是抑制泡沫的产生，是治本之法。破泡剂是使产生的泡沫破裂。破泡又分为脱泡和消泡两个过程，前者促使气泡到达表面，后者将表面上的气泡破坏。一般很难准确地将一个助剂的工作机理定义为抑泡、脱泡或消泡，所以总是统称为消泡剂。

破泡的过程可分为接触、侵入、展布、破泡四个过程。

因此，破泡必须考虑两个因素，即侵入系数E和展布系数S。

E=γF+γDF-γD (2)

S=γF-γDF-γD (3)

式中，γF表示泡膜液的表面张力；γDF表示消泡剂的表面张力；γD表示泡膜液和破泡剂间的界面张力。

当E为正时，消泡剂就可进入泡沫液；而s为正时，就可在界面展布。只有当E和S都为正数，消泡剂才能发挥作用。这就要求)，D、γDF都较小。因此，消泡剂应具有一定的亲水性，不溶于泡沫所在的介质。

根据以上叙述，可以归结出消泡剂应具备的性能，即：

①与体系的溶解度很低；

②能明显降低体系的表面张力；

③具有正的侵入系数和展布系数；

④在泡沫的界面上定向时能处于平卧状态。