聚醚改性硅氧烷消泡劑在JS防水涂料中的應用(1)

1、聚醚改性硅氧烷（自乳化）消泡劑在JS防水涂料中的應用亨斯曼國際化工（北京）有限公司衛(wèi)向陽 衛(wèi)向龍 王保民 田海超摘要：JS防水涂料是乳液和無機材料混合而成的彈性涂料，其在生產(chǎn)和施工過程中會產(chǎn)生大量氣泡，大大影響了最終使用效果。本文介紹了一種聚醚改性硅氧烷消泡劑，應用到這個防水體系中有非常好的效果。關鍵詞：自乳化，礦物油，改性硅氧烷，JS防水涂料，MXP消泡劑1. 前言：JS防水涂料在生產(chǎn)和施工過程中很容易產(chǎn)生氣泡，原因有很多方面：一方面，所使用的乳液含有表面活性劑或具有表面活性劑的性質(zhì)，本身粘度高容易產(chǎn)生氣泡。另一方面，施工過程中，JS防水涂料液粉間需要攪拌，攪拌工具選用不當，會使涂料容易產(chǎn)生

2、氣泡，如果攪拌后涂料的停放時間過短，產(chǎn)生的氣泡沒有機會逸出，就會留在涂料中，即使氣泡破了，由于涂料已失去流動性，也會在涂膜中形成裂紋和氣孔,嚴重的會影響到JS防水涂料的性能指標。另外，為了保證JS防水涂料容易立面施工，不發(fā)生流淌，需要加入部分增稠劑，這樣就會使涂料的粘度增大，造成氣泡不易逸出。氣泡會影響JS防水涂料的表觀和防水效果，不僅大大減少了漆膜抵抗水壓作用的有效面積，而且在氣泡周圍容易產(chǎn)生應力集中，引起細微裂紋的展開，使涂膜失去防水效果?？梢圆捎梦锢矸椒ㄏ龤馀?，如改變攪拌槳葉的型式，是槳葉的葉片與涂料的頁面垂直，避免不必要的氣液接觸，較少氣泡的生成。同樣，也可采取化學方法消泡，如減少使

3、用潤濕分散劑和助泡劑。因為在大多數(shù)情況下，無法找到起泡的原因，所以現(xiàn)在最常使用的是消泡劑，對消泡劑要求具有消泡抑泡能力，不漂油，不泛黃，耐堿性好，無嚴重負面作用，又要求經(jīng)濟實用、儲存穩(wěn)定、易于釋放活性成分、效力持久、對環(huán)境友好。聚醚改性硅氧烷就是這樣一種兼具多種優(yōu)點的用于JS防水涂料的優(yōu)異的消泡劑。2. 消泡劑的簡介泡沫是我們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的現(xiàn)象，在許多情況下，泡沫的存在會嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，加入消泡劑是一種既簡便又經(jīng)濟的消泡方式。泡沫是氣體分散于液體所形成的多分散體系，由于氣液兩相密度相差大，液相中的氣泡通常會很快上升到液面，如果液面存在一層較穩(wěn)定的液膜，就會形成泡沫，因此，泡

4、沫可以看成是一種由液膜隔開的氣泡聚集物。泡沫與乳狀液一樣，也是熱力學不穩(wěn)定體系。當氣體通入水等一些粘度低的純液體時并不能得到穩(wěn)定而持久的泡沫。當水中有表面活性劑存在時，即可得到穩(wěn)定性較好的泡沫，這就是表面活性劑的起泡作用。消泡劑是以低濃度加入到起泡體系中，能控制泡沫的物質(zhì)的總稱。由于氣泡體系和生產(chǎn)條件不同，使用的消泡劑也不盡相同。目前國內(nèi)外市場上的消泡劑品種繁多，性能各異，按消泡劑的形式可分為溶劑型、溶液型、乳液型、粉末型和復合型；按消泡劑的組成可分為聚醚型，有機硅型，非硅型和聚醚改性硅氧烷混合型。3. 消泡劑的作用機理：消泡就是泡沫穩(wěn)定化的反過程。也可以說，一切能破壞泡沫穩(wěn)定性的因素，均可用

5、于消泡。消泡包含兩方面的涵義，一是抑泡，即防止泡沫的產(chǎn)生，二是破泡，即將已產(chǎn)生的泡沫消除。消泡劑的化學結構和性質(zhì)不同，泡沫體系不同，破壞泡沫穩(wěn)定性的機理不同。化學消泡劑不管以何種方式破壞泡沫的穩(wěn)定性，首先必須自發(fā)進入液膜內(nèi)并在界面上鋪展、分散，才能改變液膜的界面性能，最終導致液膜的破裂。消泡劑鋪展消泡示意圖另有一些消泡劑在泡沫表面上不能鋪展，但仍有消泡作用?？捎孟輨┰谝耗ぶ械牟迦胱饔谜f明其消泡機理。消泡劑插入破泡示意圖4. 消泡技術的發(fā)展自從德國實驗物理學家Quincke首先提出用化學方法來消泡，到目前為止已經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代。第一代消泡劑為礦物油、脂肪酸及脂肪酸酯、脂肪酰胺、低級醇類等有機

6、物。第二代消泡劑是聚醚類消泡劑。聚醚是分子量較低的聚氧乙烯-聚氧丙烯的嵌段共聚物，它是一種性能優(yōu)良的水溶性非離子表面活性劑，與水接觸時，醚鍵中的氧原子能夠與水中的氫原子以微弱的化學力結合，形成氫鍵，分子鏈節(jié)成為曲折形，疏水基團置于分子內(nèi)側，鏈周圍變得容易與水結合，當溫度升高，分子運動較為激烈時，曲折形的鏈會變?yōu)殇忼X形，失去與水的結合性，由低溫溶解狀態(tài)升溫到呈現(xiàn)渾濁的溫度，這就是聚醚的濁點，只有當發(fā)泡體系的溫度超過濁點溫度時，聚醚消泡劑才發(fā)揮消泡作用。因此其使用受到一定限制。第三代消泡劑是有機硅類消泡劑。此類消泡劑消泡能力強，但與水的相容性較差，在乳液體系中易引起縮孔，漂油，泛黃，穩(wěn)定性差。第四

7、代消泡劑是聚醚改性硅氧烷類消泡劑，它是在聚硅氧烷鏈段上通過改性引入聚醚鏈段。在硅醚共聚物的分子中硅氧烷鏈段有親油性，聚醚鏈段有親水性。聚醚鏈段中聚環(huán)氧乙烷鏈節(jié)能提供親水性和起泡性，聚環(huán)氧丙烷鏈節(jié)能提供疏水性和滲透力。聚醚改性硅氧烷類消泡劑不僅具有聚硅氧烷類消泡劑消泡效力強、表面張力低、揮發(fā)性低、無毒、無污染、生理惰性等特點，而且還具有聚醚類消泡劑的耐高溫、耐強堿性等特性。本文所做的研究是第四代聚醚改性硅氧烷類消泡劑（以下簡稱本品）。5. 各類消泡劑的比較與選擇。5.1實驗材料 亨斯曼乳液M2000， M717；消泡劑MXP自乳化 ，NXZ，F(xiàn)111，845；白水泥，重鈣，石英砂，及助劑，市售。

8、5.2實驗配方液 料粉 料原料名稱質(zhì)量份原料名稱質(zhì)量份苯丙乳液S4001000白水泥333消泡劑3重鈣（325目）536成膜助劑10石英砂（200目）130分散劑5助劑1增稠劑5注：液料：粉料=1:15.3實驗方法稱取200克M2000乳液，分別加入0.6克消泡劑，高速攪拌10min，轉速2000r/min,攪拌完后，立即倒入100ml量筒中25克，記錄液面高度。液面高度最低的即為抑泡效率最高的消泡劑。將攪好的乳液加入少量色漿，在紙板上刮縮孔。5.4消泡劑的消泡抑泡結果消泡劑牌號25克液料高度ml縮孔情況空白（未加消泡劑）45無MXP28無F111（礦物油類）32無NXZ（礦物油類）31無84

9、5（硅類）29輕微由上表可知，添加同樣用量的消泡劑，本品在M2000乳液中的的消泡抑泡最好且沒有油縮。5.5實驗配方液 料粉 料原料名稱質(zhì)量份原料名稱質(zhì)量份EVA M717乳液1000白水泥333消泡劑3重鈣（325目）536成膜助劑10石英砂（200目）130分散劑5助劑1增稠劑5注：液料：粉料=1:15.6實驗方法稱取200克EVA乳液，分別加入0.6克消泡劑，高速攪拌10min，轉速2000r/min,攪拌完后，立即倒入100ml量筒中25克，記錄液面高度。液面高度最低的即為抑泡效率最高的消泡劑。將攪好的乳液加入少量色漿，在紙板上刮縮孔。5.7消泡劑的消泡抑泡結果消泡劑牌號25克液料高度

10、ml縮孔情況空白（未加消泡劑）48無MXP30無F111（礦物油類）34無NXZ（礦物油類）33無845（硅類）32輕微由上表可知，添加同樣用量的消泡劑，本品在苯丙乳液中的的消泡抑泡最好且沒有油縮。6. 消泡劑對防水涂料施工性能的影響按照5.2、5.6的實驗配方分別配制防水涂料，按液料和粉料比例1：1混合，固定攪拌速度和時間，攪勻后靜止10分鐘。將涂料刮涂在涂有脫模劑的玻璃模具上，刮兩遍，涂膜干燥后，測量其厚度（0.8±0.1）mm.3天后揭掉涂膜，放置4天。6.1試驗方法6.1.1觀察涂膜外觀，是否存在裂紋、針孔、凹陷、魚眼6.1.2將涂膜拉伸200%，觀察涂膜外觀，檢查涂膜中裂紋

11、、氣孔的多少6.1.3將涂膜切開，觀察橫截面中氣泡的多少6.1.4將涂膜切開，觀察兩層涂膜間的粘結是否良好6.1.5按JC/T894測定涂膜的拉伸強度和延伸性6.1.6將涂膜放在不透水儀上，壓力從0.1MPa開始保持30min,然后每20min升高0.05MPa，記錄3個試樣中有一個滲漏時的最大壓力，若壓力升至0.3MPa時保持30min，仍不滲漏為合格。6.2實驗結果6.2.1乳液400S涂膜外觀消泡劑種類涂膜外觀兩層涂膜的粘結狀態(tài)自然狀態(tài)拉伸狀態(tài)橫截面MXP表面光滑，無氣孔很均勻，幾乎無氣孔無氣泡粘結良好F111表面光滑，偶見小氣孔少量微小氣孔氣泡少NXZ表面光滑，偶見小氣孔少量微小氣孔氣

12、泡少845表面光滑，無氣孔幾乎無氣孔幾乎無氣泡6.2.2EVA乳液涂膜外觀消泡劑種類涂膜外觀兩層涂膜的粘結狀態(tài)自然狀態(tài)拉伸狀態(tài)橫截面MXP表面光滑，無氣孔很均勻，幾乎無氣孔無氣泡粘結良好F111表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少NXZ表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少845表面光滑，無氣孔幾乎無氣孔幾乎無氣泡由以上兩表看出，用本品配制的涂料在涂膜外觀上表現(xiàn)最好。7. 儲存穩(wěn)定性和防水效果檢驗防水涂料在儲存過程中，消泡劑的消泡能力是否產(chǎn)生變化，會否出現(xiàn)漂油現(xiàn)象。消泡劑和乳液的相容性越好，縮孔少，但消泡能力變差；相容性差，會產(chǎn)生縮孔，但消泡能力好，最好的結果是兼顧兩者。7.1試驗方法 按照

13、5.2、5.6分別制備涂料，分為兩份。一份在50鼓風干燥箱中7天，一份在室溫下7天，按標準制膜，測試儲存后涂料性能。按6.1試驗方法7.2實驗結果7.2.1乳液M2000涂膜外觀消泡劑種類放置方法涂膜外觀兩層涂膜的粘結狀態(tài)自然狀態(tài)拉伸狀態(tài)橫截面MXP室溫7天表面光滑，無氣孔很均勻，幾乎無氣孔無氣泡粘結良好50，7天表面光滑，無氣孔很均勻，幾乎無氣孔無氣泡F111室溫7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少50，7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少NXZ室溫7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少50，7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少845室溫7天表面光滑，無氣孔幾乎無氣孔幾

14、乎無氣泡50，7天表面光滑，無氣孔幾乎無氣孔幾乎無氣泡7.2.2 EVA乳液涂膜外觀消泡劑種類放置方法涂膜外觀兩層涂膜的粘結狀態(tài)自然狀態(tài)拉伸狀態(tài)橫截面MXP室溫7天表面光滑，無氣孔很均勻，幾乎無氣孔無氣泡粘結良好50，7天表面光滑，無氣孔很均勻，幾乎無氣孔無氣泡F111室溫7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少50，7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少NXZ室溫7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少50，7天表面光滑，幾乎無氣孔少量微小氣孔氣泡少845室溫7天表面光滑，無氣孔幾乎無氣孔幾乎無氣泡50，7天表面光滑，無氣孔幾乎無氣孔幾乎無氣泡由以上兩表可見，本品經(jīng)儲存后，消泡能力沒

15、有下降，綜合性能最好。7.2.3乳液M2000涂料物理力學性能消泡劑種類放置方法拉伸強度/MPa斷裂伸長率/%低溫柔性不透水性（0.3MPa,30min無滲漏）MXP室溫7天2.58425-10無裂紋合格50，7天2.86395合格F111室溫7天2.46386合格50，7天2.90360合格NXZ室溫7天2.48410合格50，7天2.82388合格845室溫7天2.49406合格50，7天2.80375合格7.2.4EVA乳液涂料物理力學性能消泡劑種類放置方法拉伸強度/MPa斷裂伸長率/%低溫柔性不透水性（0.3MPa,30min無滲漏）本品室溫7天3.38230-10無裂紋合格50，7天3.52229合格F111室溫7天3.26220合格50，7天3.442