低VOC涂料消泡劑設計中的應用

泡沫原因

純液體不保持泡沫。當您搖晃水時，這很容易看到。氣泡形成，它們迅速上升到水的表面并破裂。水沒有保持空氣的趨勢。它迅速上升并離開液體。另一方面，涂層不是純液體。那么，涂料保持在空氣中并在涂料液或干燥的涂料膜中截留氣泡的原因是什么？ 

水性涂料不是純液體。它們是顆粒（顏料，樹脂）在液體載體（水）中的膠態分散體。使這些涂料中的泡沫穩定的關鍵因素之一是使所有這些不同成分保持在一起而不發生相分離或沉降的相同因素：表面活性劑。表面活性劑是用于防止膠乳發生相分離，防止顏料濕潤以改善分散和停止沉降，以及改善水基涂料配方中各成分的整體相容性的成分。這些表面活性劑的不利方面在于，它們在穩定涂料混合物中的空氣方面也非常有效，并且使空氣非常難以團聚，上升到表面并逸出。這是由于表面活性劑的本性所致。表面活性劑是既具有疏水性又具有親水性的材料。因此，它們有效地發揮了其功能，并且為什么它們有效地穩定了泡沫。表面活性劑的疏水部分圍繞氣泡并使其穩定在涂布液中，從而防止氣泡聚集并上升到表面逸出（圖1）。

消泡劑組成

消泡劑配方包含三個基本部分：

主要液體；

乳化劑和濕潤劑；

第三或有源組件。

主要液體或載體可單獨用作消泡劑。在消泡劑配方中，其主要功能是將疏水性成分帶入薄層界面，使它們有效。主要液體的例子是礦物油和硅油。乳化劑或濕潤劑用于幫助消泡劑分散到要消泡的液體中。它們控制分散消泡劑的難度，并且也影響消泡劑的功效，持久性和相容性。第三組分是添加以增加消泡劑性能，改善消泡劑穩定性或相容性的項目。諸如疏水性顆粒，脂肪酸，偶聯劑和專有成分（如消泡分子）之類的物品就屬于這一類。

消泡劑的工作原理

消泡劑的工作是克服表面活性劑的穩定作用并從系統中除去空氣。為此，將消泡劑配制為與氣泡壁與液體表面或相鄰氣泡壁之間的表面活性劑層界面不相容。該區域通常稱為薄片（圖2）。消泡劑必須是具有控制的不溶性或不溶性，進入薄片的正進入系數和在薄片上擴散的正擴散系數的低表面張力液體。消泡劑還需要以疏水性小滴的形式分散在配方中。一旦消泡劑液滴進入并擴散到整個薄片區域，就會破壞表面活性劑的穩定性，導致水從薄片中流失，導致氣泡壁變薄并最終導致氣泡破裂（圖3）。因此，除了消泡劑的表面張力之外，有效消泡劑性能的關鍵特征是消泡劑能夠分散在被消泡的液體中至正確和有效的液滴尺寸。

消泡活性有五種基本方法：

疏水性固體；

原位形成疏水性固體；

競爭表面活性劑；

低表面張力液體；

拮抗性表面活性劑/聚合物。

分子消泡劑屬于最后一類，拮抗性表面活性劑/聚合物。該技術通過使消泡分子與涂層中的其他表面活性劑相互作用以在板壁中形成剛性膜而不是彈性膜而有效。這是通過在表面活性劑鏈之間發生排斥相互作用來實現的。因此，氣泡周圍的薄片區域不會拉伸，更容易破裂并釋放空氣。因此，尋找有效有效的消泡劑的困難在于平衡涂料體系所需的這種不相容性，以及消泡劑克服表面活性劑穩定作用的能力，而又不會在涂層體系中造成任何缺陷，例如縮孔，蠕變，著色劑分離等