BMCDeaerators脫泡劑教材

1、FIBERTEXnncBergenMaterialsCorpDEAERATOR除了由于潤濕過程和流動過程所引起的表面缺陷外，氣泡和針孔是涂料中出現(xiàn)頻率最高的表面缺陷。在水性涂料體系中，泡沫以宏觀泡沫和微觀泡沫的形態(tài)存在（可見氣泡和干膜中的針孔），而在溶劑型涂料和非溶劑型涂料中，客戶常常不得不擔(dān)心微觀泡沫問題。針對微觀泡沫和宏觀泡沫，根據(jù)其不同的脫除機(jī)理有助于確定其相應(yīng)的添加劑。何謂泡沫泡沫最簡捷的定義是：溶解于液體中的穩(wěn)態(tài)氣體。含蜂窩形片晶薄層結(jié)構(gòu)的較大空氣泡稱為宏觀泡沫；超細(xì)球形氣泡稱為微觀泡沫。在溶劑型和非溶劑型涂料中，比較有代表性的是：空氣以由小氣泡形成的針孔形態(tài)存在，并且在涂料干燥過程

2、中，此針孔能造成微小氣體通道，而隨著涂料干燥工藝中粘性的增加，這些微小氣體通道并不消失，繼續(xù)留在干燥涂料薄膜內(nèi)部（圖2）ohyijre 1. Mi'crcihuhljlcs 孑口口 pinhukv in 目 p9intFigure2,DevrlopmrntofapinliQlc在防護(hù)涂料中，空氣以氣泡或針孔的形態(tài)出現(xiàn)，由于氣泡或針孔能降低漆膜的厚度或著附著在底材表面使得涂膜不均，因而嚴(yán)重降低了涂料的防護(hù)特性。并且水分和鹽類化合物可以通過空氣泡進(jìn)入涂層引起腐蝕，尤其是超細(xì)微觀泡沫產(chǎn)生的肉眼不可見的微小針孔，能引起一系列以上所述的嚴(yán)重問題。引起微觀泡沫的原因涂料中泡沫的產(chǎn)生有不同的機(jī)理：(

3、1)兩組分涂料體系混合、加工過程中，空氣滯留在涂料內(nèi)部；(2)涂布過程中的空氣滯留。例如，輾涂、浸涂、噴淋涂布，特別是無空氣噴涂過程；(3)兩種填充涂料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體。在純凈液體、基料或基料溶液中，混合態(tài)空氣不能以微觀泡沫穩(wěn)定存在，只有在粘度相對較高的體系或粘度增加量特別大的體系(涂料體系的干燥過程)滯留的空氣才不會上升、破裂，結(jié)果形成微觀泡沫。涂料配方體系中不僅含有基料，亦含有基料溶液、顏料、表面活性劑如濕潤劑和分散劑、流平劑，增滑劑，底材潤濕劑等。在許多情況下，基料或基料溶液中已含有這些表面活性劑。大多數(shù)情況下，表面活性劑的特性由其化學(xué)結(jié)構(gòu)決定。表面活性劑含有能使空氣定位的非極性

4、分子和能使基料(基料溶液)定位的極性分子。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，表面活性劑在空氣泡/液體界面定位，通過與基料的相互作用，這些表面活性劑就象一種高效“定位器”，其定位作用能明顯降低上升空氣泡的速度從而形成穩(wěn)定的微觀泡沫。速度降低的結(jié)果：1,氣泡滯留在涂料中，形成空洞；2,氣泡慢速上升形成通道，當(dāng)涂料失去流動性，形成針孔。如何防止微觀泡沫理論上，只有涂料無任何缺陷(包括空氣泡滯留)，才能對底材提供最佳的保護(hù)作用。涂布過程引入的空氣必須在涂料成品前除去。優(yōu)化涂料生產(chǎn)/涂布工藝是降低引入空氣量的最好方法，但實際操作時，絕大多數(shù)情況下，這種方法是不可行的；另一種可能減少或消除微觀泡沫的方法是基于涂料的組成，選擇

5、低泡沫的原料或著校正體系的最優(yōu)粘度能有效降低體系的泡沫產(chǎn)生量，然而，由于涂料組成必須達(dá)到特定的技術(shù)要求，上述方法的可行性非常有限，并且此外，粘度是由涂布法確為有效除去微觀泡沫，我們開發(fā)了脫氣劑。這些脫氣劑能防止微觀泡沫的形成，提高脫氣效率，而不影響涂料體系的物理性能。脫氣劑工作過程脫氣劑能增加空氣泡上升速率。微小空氣泡上升速率極其緩慢，而超細(xì)空氣泡上升速率幾乎觀察不到。根據(jù)斯托克（Stoke）定律，較大的空氣泡上升速率大于較小空氣泡的上升速率。粘度常數(shù)上升速率V與氣泡半徑r的平方成正比。若小空氣泡聚并成大空氣泡，則空氣從涂料內(nèi)部的脫除效率顯著提高。大多數(shù)情況下，脫氣劑為非極性物質(zhì)，在液體涂料中

6、的溶解度極小，這種特殊的非相溶性決定了脫氣劑定位在液體/空氣界面，由于這種原因，空氣泡被非極性脫氣劑層包圍，若兩個被包圍著的空氣泡聚到一起，則脫氣劑層由于表面張力降低而結(jié)合在一起，聚并結(jié)果形成較大空氣泡，根據(jù)斯托克定律，這些空氣泡迅速上升到表面。ooCOQ1.Interaction2.Coalescence3.RisingFigure:Coilsrs'iirrofmirrobubblrs添加合適的脫氣劑同樣能增加小氣泡的上升速率。此處的工作機(jī)理與前述機(jī)理不同。如前所述，涂料中的表面活性劑能定位在空氣泡表面并且通過與基料相互作用能固定空氣泡。與表面活性劑相反，脫氣劑定位在液體/空氣界面。

7、由于脫氣劑與基料的相溶性很小，脫氣劑能降低與基料的作用力。因此涂料中的空氣泡不再受表面活性劑的束縛，迅速上升到界面（見圖4）。surfactant stabilized microbubbledeaerator destabilized niicrobubbleFiggt4.DO'Cf9lor-hir1microbubblcnafilm哪些化合物是良好的脫氣劑事實上，脫氣劑必須與給定涂料體系的互溶性相對較小，但不可能有一種脫氣劑適合所有的涂料體系。與涂料體系高度互溶的脫氣劑缺乏脫氣效能；與涂料體系完全不互溶的脫氣劑易產(chǎn)生表面缺陷。因此，適用于有機(jī)涂料體系的脫氣劑應(yīng)基于體系內(nèi)不同的化學(xué)物

8、質(zhì)。下列物質(zhì)或作為脫氣劑使用，或作為脫氣劑組分之一：1,有機(jī)聚合物，如聚醴，聚丙烯酸酯；（Polyethers,Polyacrylates）2,聚二甲基硅氧烷（硅油）；（polydimethylsiloxanes）3,改性后的聚硅氧烷（如烷基，芳基改性）；4,氟離子改性硅氧烷。脫氣劑試驗測定溶劑型涂料中脫氣劑脫氣效能試驗時，先把空氣引入涂料體系，然后添加脫氣劑于涂料中，觀察涂膜表面缺陷。密度在攪拌器中測量，這種測試過程對水性涂料體系十分有效，但不能有效消除溶劑型涂料體系中的微觀泡沫。GSS公司為脫氣劑脫除微觀泡沫效能測試開發(fā)了以下測試過程：流體涂料的脫氣過程測試將待測涂料放于高速轉(zhuǎn)動（3000

9、rmp）的攪拌器中進(jìn)行攪拌。該步驟可將空氣均勻分散于涂料體系。攪拌結(jié)束，立即將涂料均勻涂布于透明的金屬薄片上，并將薄片固定在于水平面成25度的平板上。干燥后便可觀測涂料。將光線射到涂料表面，觀測其氣泡和氣孔，若存在反射光，則涂膜表面存在類似橘皮波紋的表面缺陷。對真空噴涂的涂料體系來說，上述測試只能作為發(fā)現(xiàn)潛在脫氣劑的篩選測試。真空噴涂過程對精選合適的脫氣劑十分必要。高粘性涂料的測試過程對高粘性涂料（即地板涂料），如雙組分環(huán)氧樹脂和乙烯樹脂，攪拌流動測試并無實際意義。GSS化工公司采用3mm厚度的柵格模具，測試時，將高粘性涂料注入模具中，待涂料凝固后，將柵格除去，觀測涂料。超細(xì)微觀泡沫的測試如前所述，微觀泡沫極其微小，無法用肉眼觀測到。下面介紹的測試方法能使這些微觀泡沫變的肉眼可見，從而便于觀測。這種方法尤其適用于防腐涂料中微觀泡沫的測量。硫化銅測試將待測涂料涂布于噴砂鐵板表面，形成一定厚度的涂膜。涂膜完全凝固后，將4ml的10%的硫化銅溶液注入一個玻璃觀測杯。將含涂料表面的鐵板放置在玻璃杯上，然后將整個裝置旋轉(zhuǎn)180度，防止溶劑蒸發(fā)。24小時后，用清水沖洗涂膜表面。涂膜表面的紅點(diǎn)說明涂膜中存在氣孔。這些紅點(diǎn)是銅微粒，由硫化銅與鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成。.脫氣劑的選擇以上