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摘要：本文從泡沫的定義和概念說起，對(duì)油墨涂料中需要消泡劑起到的作用及能起到作用的物質(zhì)做了淺顯地介紹，著重描述了消泡劑的應(yīng)用和測(cè)試方法。 　　關(guān)鍵詞：消泡劑、水性、涂料、測(cè)試 　　在許多油墨和涂料的加工生產(chǎn)過程中，需要使用具有表面活性的物質(zhì)來達(dá)到某些特殊的效果。例如，在水性涂料生產(chǎn)中，不溶于水的基料生產(chǎn)中，不溶于水的基料就需要使用乳化劑來處理。同時(shí)，我們通過使用助劑來改善涂料的基材潤濕性和顏料的分散性。 　　表面活性劑最重要的特性是它們有集結(jié)在界面上的傾向，例如在空氣/水的界面。表面活性劑在界面上的排列取決于其溶解性和化學(xué)結(jié)構(gòu)。它將使界面表面張力降低，因而讓體系達(dá)到穩(wěn)定。但表面活性劑也帶來人們不愿看到的副作用-------穩(wěn)定涂料在生產(chǎn)和施工過程帶入的空氣，形成穩(wěn)定的泡沫，這在水性涂料體系中尤為常見。 一、泡沫的定義和概念 　　泡沫可以定義為空氣泡在液體介質(zhì)中的穩(wěn)定分散體。如果把一般空氣導(dǎo)入液體中，所產(chǎn)生的氣泡可假定成球狀。由于空氣的密度小于液體，因而它將向表面遷移，當(dāng)氣體到達(dá)不含表面活性劑的液體表面時(shí)，氣泡將破裂，泡內(nèi)空氣消散，先前在氣泡周圍的液體又融合在一起，因此，純液體（不含表面活性劑的液體）不存在泡沫問題。 　　在含有表面活性劑的液體中，球狀氣泡上升，變成穩(wěn)定的宏泡（大泡）。雖然這些氣泡向空氣界面上升，但它們被表面活性劑分子層包圍住。在空氣介面上也有一層表面活性劑分子的表面膜，因此，當(dāng)氣泡升至表面時(shí)，形成雙膜層。雙膜層厚度可達(dá)若干微米，這些細(xì)小的表面泡沫很穩(wěn)定，較難消除。氣泡上升至表面增高而形成泡冠。隨著液體從雙膜層中排出，微泡會(huì)轉(zhuǎn)變成動(dòng)力學(xué)上穩(wěn)定的宏泡，而且泡冠中泡沫雙液層變薄，使泡沫較易破裂。 　　泡沫的穩(wěn)定受若干因素影響。其中之一的因素是穩(wěn)定的夾層很薄，夾層內(nèi)的液體不能排出或排出緩慢。另外占據(jù)在夾層上的表面活性劑離子之間的靜電排斥力也阻止了氣泡破裂。促使泡沫穩(wěn)定的另一個(gè)因素是吉布斯彈性。通過拉伸具有表面活性物質(zhì)的薄膜，這種彈性作用就會(huì)表現(xiàn)出來。在這種情況下，雙膜層的表面被擴(kuò)張，導(dǎo)致表面活性劑的濃度局部減少，表面張力升高。被拉緊了的薄膜層像一張有彈性的皮一樣聚擾，使到表面張力達(dá)到盡可能低的水平。 　　水性涂料和油墨在制造或施工過程中均會(huì)產(chǎn)生泡沫。制造過程中的混合，分散或過濾操作，使泡沫冠形成并上升，它會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間和減少體系的有效容積。施工過程，集結(jié)在空氣界面上的穩(wěn)定泡沫在涂膜干燥后會(huì)產(chǎn)生常見的表面缺陷。在印刷過程中泡沫破壞油墨的遷移性，最惡劣的情況下甚至引致油墨從工作槽中溢出。 二、需要消泡劑起到的作用 　　目前有關(guān)泡沫形成的理論對(duì)消泡和脫泡是有區(qū)別的。消泡劑的作用是把空氣截留于界面。脫泡劑的作用是在涂膜過程及涂膜完成后，使散布于涂膜中的微小空氣(微泡)，快速升到表面。但實(shí)際應(yīng)用上卻往往不能明確地作這種區(qū)分。消泡劑也能在某種程度上消除微泡。下面討論消泡劑在水性涂料和油墨中的消泡機(jī)制。 　　消泡劑要顯示出效果，必須滿足一定的要求。其中之一就是它們必須能夠破壞上述的泡沫穩(wěn)定機(jī)理。為此，消泡劑在體系中要有一定的不相溶性，能夠遷移到空氣界面上。當(dāng)然，不能出現(xiàn)由于使用消泡劑而引起的類似縮孔那樣的嚴(yán)重副作用。 　　為了能夠消泡，在涂料中乳化成微小液滴的消泡劑必須和穩(wěn)定泡沫的表面活性劑層結(jié)合并滲入到泡沫的雙分子膜層里。接著，消泡劑必須快速展布，穿過裂開的表面活性劑層。這時(shí)的薄膜與先前穩(wěn)定夾層的表面活性劑膜相比，彈性有了顯著的降低。最后，這種不穩(wěn)定導(dǎo)致雙分子膜層破裂，從而達(dá)到消泡的效果。因此，不相溶性、高展布能力和低表面張力是每種消泡劑都必需具有的重要性質(zhì)。 　　在消泡劑中加入微細(xì)的疏水粒子，例如：二氧化硅，其消泡能力會(huì)得到有效的加強(qiáng)。它們的作用機(jī)理可解釋為一個(gè)反濕潤的過程。穩(wěn)定的表面活性劑雙分子膜層不能濕潤疏水的固體粒子，造成局部區(qū)域表面張力不穩(wěn)定，使雙分子膜層破裂。 三、對(duì)水性涂料和油墨有消泡作用的物質(zhì) 　　對(duì)水性體系，最大的兩類消泡劑是石油烴（礦物油）類和硅酮類。傳統(tǒng)上，芳香族和脂肪族的石油衍生物被用作消泡劑組成中的活性展布物質(zhì)。早期，芳香族油被廣使用。但其對(duì)健康和環(huán)境的危害性妨礙了它們的應(yīng)用。脂肪族油的毒性較小，但在水性介質(zhì)中相溶性較低，對(duì)中至高光澤涂料會(huì)造成嚴(yán)重的失光問題。 　　用疏水或部分親水的聚醚改性聚硅氧烷可以得到一系列非常高效的消泡劑。改性作用使消泡劑具有了非常強(qiáng)的展布特性，它不影響涂料的光澤，與體系相容性高。在現(xiàn)代水性涂料體系和油墨體系中得到廣泛應(yīng)用。 　　聚醚改性有機(jī)硅以ＳＩ－Ｏ－Ｃ鍵和ＳＩ－Ｃ鍵的鍵接形式，將聚醚鏈段和硅氧烷鏈段結(jié)合在一起。硅氧烷鏈段提供表面活性，而相溶性的程度則由聚醚鏈段的性質(zhì)所決定。被消泡體系的化學(xué)性質(zhì)對(duì)所選用消泡劑的化學(xué)性質(zhì)有所限制。由于水性體系配方較為復(fù)雜，消泡劑的結(jié)構(gòu)與其作用的范圍之間的關(guān)系難以闡述清楚。既然要求各有不同，因而不能期望有一種能用的方法來解決這些消泡的問題。由于某些聚醚改性硅氧烷物質(zhì)具有高的展面力，它不添加疏水性的固體粒子，也同樣具有出色的消泡能力。 四、添加消泡劑的用量和步驟 　　消泡劑的用量和功效取決于涂料或油墨的配方體系，特別是聚合物的類型、PH值、顏料用量以及所用到其他助劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。同樣，制造工藝和施工過程對(duì)消泡劑的類型和用量也有要求。 　　討論到添加的方法，要區(qū)分消泡劑乳液和消泡劑濃縮物這兩種形態(tài)的消泡劑產(chǎn)品。消泡劑乳液類產(chǎn)品的乳液液滴在產(chǎn)品供貨狀態(tài)時(shí)已經(jīng)被分散成理想的粒度大小分布。它可以在研磨料中或者在調(diào)漆過程添加，并且很容易在涂料或油墨中混合均勻。對(duì)于不含疏水性固體粒子的消泡劑，甚至可以在成漆中攪拌添加。 　　含100％活性物的消泡劑濃縮物的加入方式直接影響消泡劑的效果，在加入階段得到的粒子大小分布決定了其消泡效果，為此，消泡劑濃縮物通常添加到研磨基料中。消泡劑使用高剪切力加入至體系中，但是過高的剪切力會(huì)減弱消泡效果。消泡劑的過度分散和較差的分散，都不利于消泡劑效能的發(fā)揮，添加消泡劑時(shí)使用相對(duì)低的剪切力，初期的消泡效果也許良好，但經(jīng)過儲(chǔ)存階段，消泡劑的效果就可能會(huì)降低。 　　一般的消泡劑都是設(shè)計(jì)成以供貨時(shí)的狀態(tài)來使用，如果添加時(shí)剪切力不夠，可用醇或聚結(jié)劑把100％活性物的消泡劑預(yù)先稀釋。稀釋比例的范圍是消泡劑對(duì)稀釋為1：1到1：9，以方便加入及改善消泡粒子大小的合理分布。這樣有利于消泡功效提高和減少縮孔的傾向。通常地消泡劑的預(yù)稀釋會(huì)降低消泡劑活性物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，因此要注意消泡劑的稀釋后的貯存穩(wěn)定性。