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消泡剂详解：彻底摆脱泡沫困扰

发布时间：

2024-12-18 08:57

在科学研究和生产过程中，泡沫有时是很有实用价值的。例如在泡沫浮选、泡沫分离、泡沫灭火、泡沫杀虫、泡沫塑料和泡沫橡胶等工艺过程中，就是希望形成稳定的泡沫来解决实际生产技术和人们生活中的一些问题。在这里一般总是使用起泡剂和泡沫稳定剂。但在另一些生产工艺中，如发酵、蒸馏、印染、造纸、污水处理、锅炉用水和乳胶涂料的制造等，泡沫的形成会给操作带来很大的困难，基至有可能使工作无法进行下去。所以就必须设法破坏泡沫或防止泡沫的产生。最有效的方法就是使用消泡剂。

涂料工业中水性乳胶涂料的泡沫问题

近代科学技术的发展，对涂料工业提出高质量、高效益的要求。即水性涂料、溶剂型涂料，在配方中应采用各种助剂，其中有帮助颜料润湿分散的助剂；有改善涂料成品贮藏稳定性的助剂；有调整漆膜外观平整的助剂；还有一些达到特殊功能的助剂。上述这些助剂品种大多属于表面活性剂，都能改变涂料的表面张力，致使涂料本身就存在着易起泡或使泡沫稳定的内部因素。涂料制造过程中需要使用各种高速混合机，如三辊机、砂磨机和球磨机等。涂料涂装时所用的各种施工方法，如空气喷涂、无气喷涂、辊涂、流涂和淋涂等。在这些过程中，都会程度不同地增加涂料体系的自由能，帮助产生泡沫，这是产生泡沫的外部因素。

涂料工业中水性乳胶涂料的泡沫问题最为突出，这是由于它的特殊配方和特殊生产工艺所致，产生原因如下：

乳胶漆是以水为稀释剂，在乳液聚合时就必须使用一定数量的乳化剂，才能制取稳定的水分散液，乳化剂的使用，致使乳液体系表面张力大大下降，这是产生泡沫的主要原因；

乳胶漆中分散颜料的润湿剂和分散剂也是降低体系表面张力的物质，有助于泡沫的产生及稳定；

乳胶漆黏度低则不易施工，使用增稠剂后则使泡沫的膜壁增厚而增加其弹性，使泡沫稳定而不易消除；

生产乳液时游离单体的抽取、配制乳胶漆时的高速分散及搅拌、施工过程中的喷、刷、辊等操作，所有这些都能不同程度地改变体系的自由能，促使泡沫产生。

乳胶漆的泡沫问题，使生产操作困难，泡沫中的空气不仅会阻碍颜料或填料的分散，也使设备的利用率不足而影响产量，装罐时因泡沫，需多次罐装。施工中给漆膜留下的气泡造成表面缺陷，既有损外观，又影响漆膜的防腐性和耐候性。

消泡剂的组成和品种

消泡剂的组成

消泡剂的用量不大，但它的专用性强，作用明显，可用作消泡剂的物质也比较多。作为水性涂料用消泡剂有在水中难溶的矿物油、萜烯油、脂肪酸低级醇酯、高级醇、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属皂、高级脂肪酸甘油酯、高级脂肪酸酰胺、高级脂肪酸和多乙烯多胺的衍生物、聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇与环氧乙烷的加聚物、乙二醇有机磷酸酯、有机硅树脂、改性有机硅树脂、二氧化硅与有机硅树脂配合物等。作为非水性涂料用消泡剂的成分则多用在有机溶剂中难溶的低级醇、高级脂肪酸金属皂、低级烷基磷酸酯、有机硅树脂、改性有机硅树脂、二氧化硅与有机硅混合物、有机高分子聚合物以及低聚物的衍生物等。在使用有机硅树脂作消泡剂时，为防止缩孔或陷穴的倾向，故多采用改性的或乳化的有机硅树脂。

国内外各种牌号的涂料用消泡剂，大多是用于乳胶涂料的。乳胶涂料用消泡剂多以复配型为主，已不再使用单一的物质作为消泡剂。乳胶漆用消泡剂是各种憎水基和乳化剂改性的烃类化合物；有些是以聚二甲基硅氧烷乳液为基础的化合物；有些则为分散着消泡组分的水分散物。但是所有这些消泡剂品种在性能设计上都需兼顾两点，恰当的水分散性和适宜的表面张力。这两点对消泡剂的消泡性能和贮藏持久性是很重要的。

消泡剂的选择

影响涂料泡沫的因素

由于水性涂料配方中各物料的相互影响，它的泡沫问题十分复杂。影响水性涂料产生泡沫和控制泡沫的许多实际因素，诸如漆基成分、各种添加剂的品种和用量、施工方法、施工时涂料的各项技术指标等。

经验表明，乳胶涂料的pH高，对控制泡沫不利。丙烯酸系有光乳胶涂料的乳液粒子很细，消泡是困难的。水溶性醇酸与水溶性聚酯相比较，水溶性醇酸树脂与使用的消泡剂混溶性较好，这可能是由于醇酸树脂中含有植物油之故。

颜料如炭黑、酞菁蓝和酞菁绿等有机颜料在水性涂料中有增加泡沫的倾向，这可能是由于颜料粒子细的原因。含有氧化铁颜料的水性涂料，消泡特别困难。因为许多消泡剂影响颜料的分散性，消泡剂本身又易被颜料粒子吸附。所以选用消泡剂时，必须进行贮藏稳定性试验。填料对泡沫的影响尚不清楚。但有时滑石粉改用二氧化硅时泡沫就会增多。不过增加消泡剂的用量就可解决。

分散剂对某些水性涂料的泡沫有明显的影响。聚丙烯酸盐类分散剂的泡沫多于其他类型的分散剂。一般来说，分散能力低的分散剂，它的泡沫也较少。如二异丁基磺基丁二酸盐（Tamoi731），它的用量对颜料来说，在0.1%～0.25%时就很少有泡沫。某些分散剂首先乳化消泡剂，将引起颜料的聚结和消泡剂的失灵。

润湿剂的选择，不仅影响生成泡沫的数量，而且与选择消泡剂的品种也有关系。过量润湿剂将会稳定泡沫。增稠剂使高黏度的涂料消泡特别困难，故厚浆型涂料有它的专用消泡剂。

涂膜的干燥时间对选择消泡剂的关系很大。干燥时间短的涂料涂层固定得快，湿膜流动的时间就少，消泡剂的作用几乎瞬间就要完成，即使气泡破裂了，没有一定的流动，留下的也是空穴。因此，湿膜的晾干时间是选择消泡剂时需要考虑的一个重要参数。较短的晾干时间，就要选择消泡力强的消泡剂。

涂布方法对消泡剂的选择也有很大影响。一般来说，无空气喷涂的消泡比空气喷涂的消泡要困难，需要抑泡剂和消泡剂混合使用。流涂施工比浸涂施工的泡沫要多。流涂施工不仅涂层表面会有气泡。而且金属表面和涂层之间也会有气泡，需设法去除。幕涂过程中破泡困难，所似涂料及施工件本身必须尽可能无气泡，在涂料中就需要使用抑泡剂。表面涂布上漆以后，气泡又需尽快消除，所以也需要消泡剂。同向辊涂和逆向辊涂相比较，逆向辊涂的消泡较为困难。

流水线施工过程中，由于泡沫问题而引起的返工是应该严格防止的。在水性涂料的早期应用中，许多涂料制造者总是单独携带部分消泡剂去施工现场，灵活添加，以保证试用成功。

消泡机理

消泡剂应是能在泡沫体系中产生稳定的表面张力不平衡，能破坏发泡体系表面黏度和表面弹性的物质。它应具有低的表面张力和HLB值，不溶于发泡介质之中，但又很容易按一定的粒度大小均匀地分散于泡沫介质中，产生持续的和均衡的消泡能力。当泡沫介质由于某种原因要起泡时，它首先能阻止泡沫的产生。而在已经生成泡沫的泡沫体系中，它又能迅速地散布，破坏气泡的弹性膜，使之破裂。为此，消泡剂又可分为抑泡剂（Antifoamer）和破泡剂（Defoaimer）两种。涂料工业则要求抑泡性能好的消泡剂。

如何选择消泡剂

如何选择消泡剂，除了达到消泡的目的外，还必须没有颜料凝聚、缩孔、针孔、失光、缩边、丝纹和发花等副作用。消泡能力须持久。涂料生产过程中，要求消泡能力的持久性须保持几天。但经贮藏后的涂料施工中，要求保持初期的消泡能力就比较困难。因涂料中表面活性物质的存在，涂料制造过程中的高温和高剪切力，都不利于消泡能力的持久性。因此涂料用消泡剂的选择主要还是凭实践经验，认真考虑各种实际因素，调整配方，取得一个平衡稳定的最佳点。

选择消泡剂的步骤

搜集合成树脂、表面活性剂、颜料和其他用料的技术资料，还应包括应用施工的方法、消泡能力持久性的要求等，根据过去类似方面做过的工作进行仔细分析；

选用若干个消泡剂品种，采用后添加方法，完成初步的筛选试验，这里应包括热老化消泡能力持久性加速试验和施工工艺模拟试验；

上述筛选中获得的最佳结果，用于涂料制造过程中的选定阶段添加消泡剂，再经过适当调整，取得最佳结果。

水性有光涂料用消泡剂的要求

①消泡能力强；

②折射率高；

③在涂料体系中分散稳定，不影响光泽。例如：添加聚乙烯酯、芳香族系化合物、改进有机硅树脂、有机胺等物质作为消泡剂是有效的，添加量通常为物料质量的0.1%～2.0%。

为解决混凝土的微裂问题研制的弹性乳胶涂料，有极高的黏度。消泡剂的扩散和气泡的移动较困难，形成泡沫的膜也较厚，弹性又高。所以此类涂料体系使用的消泡剂，就需要表面张力极低的有机硅化合物作为消泡成分。但这些物质若使用不当，就会引起缩孔。

消泡剂的使用

使用注意事项

（1）消泡剂的一般用量（质量分数）：一般的及高黏度的乳胶涂料，0.3%～0.8%；低黏度乳胶漆和水溶性涂料，0.01%～0.3%；树脂乳液，0.03%～0.5%。

（2）消泡剂即使不分层，使用前也应适当搅拌较好。若消泡剂分层，则使用前必须充分搅拌，混合均匀。

（3）在涂料或乳液搅拌情况下加入消泡剂。

（4）消泡剂使用前，一般不需用水稀释，可直接加入。某些水可稀释的品种，若使用时需要稀释，也应随稀释随用。

（5）用量要适当。若用量过多，会引起缩孔、缩边、涂刷性差和再涂性差等问题。用量太少，则泡沫消除不了。要找出用量的最佳点。

（6）消泡剂最好分两次添加，即研磨分散颜料制颜料浆阶段和颜料浆中配入乳液的成漆阶段。一般是每个阶段添加总量的一半，也可根据情况自行调节。在研磨分散颜料阶段最好用抑泡效果大的消泡剂，在成漆阶段最好用破泡效果大的消泡剂。

经验证明有机硅型消泡剂最好是加在研磨料中，并尽可能少加水，这样可使有机硅型消泡剂得到最大扩散，扩散越好，效果越佳，用量可以减到最小。成漆阶段则以加入非有机硅型消泡剂为宜。即使是使用相同的消泡剂，分两个阶段添加，也能使消泡剂的作用得到更好地发挥，用量也可减少。

（7）要注意消泡剂加入后至少需24h才能取得消泡性能与缩孔、缩边之间的平衡。所以若提前去测试涂料的性能，就会得出错误的结论。

（8）另外，消泡剂的用量总以最低的有效量为好。有些场合，使用某一个消泡剂，如果x%的用量效果是好的，那么2x%的用量，效果反而不好。实际上1/2x%的用量，倒可能是常采用的范围。

（9）用于水性涂料工业的泡沫控制剂可以分为3个大类：有机物、二氧化硅和有机硅。每一个大类又能进一步细分为可乳化型和不可乳化型。可乳化的消泡剂在水中能够乳化分散，不可乳化的消泡剂在水中虽不能乳化，但在含有表面活性剂的水溶液体系中能够分散。