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      表面活性劑使用時產生大量泡沫怎么消泡?

      作者:大堯化工 來源: 日期:2023-09-16 15:35:33 人氣:2

      泡沫是很多氣泡的集合體,而氣泡則是氣體分散在液體中形成的,氣體充當分散相,液體充當連續相。氣泡中的氣體可能會從一個氣泡跑到另一個氣泡中,也可能從體系中轉移到臨近的大氣中,這就是氣泡的合并與消失。

      在實際的生產使用過程中,為了使制備的乳液能夠穩定貯存,我們往往將表面活性劑的濃度調到臨界膠束濃度之上。這樣做雖然有利于乳液的穩定性,但也存在一定的負面影響。因為過多的表面活性劑不僅使體系的表面張力降到了最低,而且多余的表面活性劑會將進入乳液的空氣包圍起來,形成一層比較堅固的液膜,在液體表面則形成雙分子膜層,非常不利于泡沫的消除。當表面活性劑濃度增加的時候,在開始階段體系的表面張力會迅速降低,但隨著表面活性劑濃度的進一步增加,體系的表面張力不再發生變化,達到一種平衡狀態。通過實驗最低點的異常是可能是由于體系中所含的雜質引起的,或者多種表面活性劑之間發生相互作用而導致的。最低點就是我們平時所說的臨界膠束濃度。因此,當表面活性劑的濃度達到臨界膠束濃度時,體系中就會有非常多的表面活性劑,這些表面活性劑足夠在液面上緊密排列,形成一層沒有空隙的單分子膜層,從而將體系的表面張力降到最低。當表面張力變小時,體系產生泡沫所需要的自由能就會降低,這將會導致泡沫很容易產生。

      對于單一的水或者表面活性劑來說,由于其組成上比較均勻,因為產生的泡沫膜壁沒有彈性,所以泡沫不穩定,很容易自己消除掉。熱力學理論認為純液體產生的泡沫只是暫時的,泡沫會因為膜的排液作用而消除掉。正如前面所提到的,在水性涂料中,不僅有分散介質水,還有用來乳化聚合物的乳化劑以及分散劑、潤濕劑、增稠劑等表面活性類涂料助劑,正因為這些物質同時存在于一個體系當中,因此體系中很容易產生泡沫,而且這些表面活性類的物質還將對產生的泡沫起到穩定作用。

      (1)泡沫產生之后,在分子間力的作用之下,表面活性劑會被吸附到氣泡的膜壁上,親水基伸向起跑外面的乳液中,憎水基則伸向氣泡里面的空氣中,從而在氣泡與乳液的氣液界面上有規律的形成了一個具有彈性的膜層,從而抑制了泡沫膜壁的破裂。在泡沫形成之后,氣泡膜壁上的液體會在重力作用下開始向氣泡底部流動,這樣就會導致氣泡的局部膜壁變薄。當液膜變薄時,氣泡存在兩種機制使其液膜能夠自修復。一種修復機制為:當液膜變薄之后,由于液膜的面積增加而使表面張力升高,因此而出現的表面張力梯度使液膜具有收縮的效果,此即 Gibbs 彈性收縮。另一種修復機制為:出現表面張力梯度以后,氣泡膜壁表面所吸附的表面活性劑分子由表面張力較低的區域向表面張力較高的區域移動,以使表面張力保持平衡,此即Marangoni 效應。在這兩種效應的共同作用下,泡沫穩定存在。

      (2)當使用的乳化劑為離子型時,氣泡的膜壁就會帶有電荷,由于電荷之間存在較大的斥力,氣泡之間因為存在較大的電荷斥力就不會聚集,抑制了小泡變大泡然后在消除的過程。因此對泡沫的消除不利,穩定了泡沫。

      (3)當使用的乳化劑其分子鏈較長時,分子鏈之間的引力作用比較強烈,氣泡的膜壁因此而彈性比較好,機械強度比較大,不容易破裂,從而抑制了泡沫的消除,穩定了泡沫。

      (4)為了提高水性涂料的粘度,通常會向體系中加入增稠劑,粘度增加以后氣泡間液體的流動就會受阻,氣泡膜壁就很難變薄,氣泡膜壁的破裂受阻??梢娬扯鹊脑黾右矔鸬椒€定泡沫的作用,對于消泡十分不利。

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