BMCDeaerators脱泡剂教材

1、FIBERTEXCBerge n Materials CorpDEAERATOR除了由于润湿过程和流动过程所引起的表面缺陷外，气泡和针孔是涂料中出现频率最高的表面 缺陷。在水性涂料体系中，泡沫以宏观泡沫和微观泡沫的形态存在（可见气泡和干膜中的针孔）， 而在溶剂型涂料和非溶剂型涂料中，客户常常不得不担心微观泡沫问题。针对微观泡沫和宏观泡 沫，根据其不同的脱除机理有助于确定其相应的添加剂。何谓泡沫泡沫最简捷的定义是：溶解于液体中的稳态气体。含蜂窝形片晶薄层结构的较大空气泡称为宏 观泡沫；超细球形气泡称为微观泡沫。在溶剂型和非溶剂型涂料中，比较有代表性的是：空气以由 小气泡形成的针孔形态存在，并且在

2、涂料干燥过程中，此针孔能造成微小气体通道，而随着涂料干 燥工艺中粘性的增加，这些微小气体通道并不消失，继续留在干燥涂料薄膜内部（图 2）。hyijre 1. Micrcihuhljlcs pinhukv in 詁fifm在防护涂料中，空气以气泡或针孔的形态出现，由于气泡或针孔能降低漆膜的厚度或着附着在 底材表面使得涂膜不均，因而严重降低了涂料的防护特性。并且水分和盐类化合物可以通过空气泡 进入涂层引起腐蚀，尤其是超细微观泡沫产生的肉眼不可见的微小针孔，能引起一系列以上所述的 严重问题。引起微观泡沫的原因涂料中泡沫的产生有不同的机理：（1）两组分涂料体系混合、加工过程中，空气滞留在涂料内部；（2

3、）涂布过程中的空气滞留。例如，辊涂、浸涂、喷淋涂布，特别是无空气喷涂过程；（3）两种填充涂料发生化学反应所产生的气体。在纯净液体、基料或基料溶液中，混合态空气不能以微观泡沫稳定存在，只有在粘度相对较高 的体系或粘度增加量特别大的体系（涂料体系的干燥过程）滞留的空气才不会上升、破裂，结果形 成微观泡沫。涂料配方体系中不仅含有基料，亦含有基料溶液、颜料、表面活性剂如湿润剂和分散剂、流平 剂，增滑剂，底材润湿剂等。在许多情况下，基料或基料溶液中已含有这些表面活性剂。大多数情况下，表面活性剂的特性由其化学结构决定。表面活性剂含有能使空气定位的非极性 分子和能使基料（基料溶液）定位的极性分子。根据这种结

4、构，表面活性剂在空气泡/液体界面定位，通过与基料的相互作用，这些表面活性剂就象一种高效“定位器”，其定位作用能明显降低上 升空气泡的速度从而形成稳定的微观泡沫。速度降低的结果：1, 气泡滞留在涂料中，形成空洞；2, 气泡慢速上升形成通道，当涂料失去流动性，形成针孔。如何防止微观泡沫理论上，只有涂料无任何缺陷（包括空气泡滞留），才能对底材提供最佳的保护作用。涂布过 程引入的空气必须在涂料成品前除去。优化涂料生产 /涂布工艺是降低引入空气量的最好方法，但实 际操作时，绝大多数情况下，这种方法是不可行的；另一种可能减少或消除微观泡沫的方法是基于 涂料的组成，选择低泡沫的原料或着校正体系的最优粘度能有

5、效降低体系的泡沫产生量，然而，由 于涂料组成必须达到特定的技术要求，上述方法的可行性非常有限，并且此外，粘度是由涂布法确 定。为有效除去微观泡沫，我们开发了脱气剂。这些脱气剂能防止微观泡沫的形成，提高脱气效 率，而不影响涂料体系的物理性能。脱气剂工作过程脱气剂能增加空气泡上升速率。微小空气泡上升速率极其缓慢，而超细空气泡上升速率几乎观 察不到。根据斯托克（Stoke）定律，较大的空气泡上升速率大于较小空气泡的上升速率。粘度常数 上升速率V与气泡半径r的平方成正比。若小空气泡聚并成大空气泡，则空气从涂料内部的脱除效 率显着提高。大多数情况下，脱气剂为非极性物质，在液体涂料中的溶解度极小，这种特殊

6、的非相 溶性决定了脱气剂定位在液体/空气界面，由于这种原因，空气泡被非极性脱气剂层包围，若两个被 包围着的空气泡聚到一起，则脱气剂层由于表面张力降低而结合在一起，聚并结果形成较大空气 泡，根据斯托克定律，这些空气泡迅速上升到表面。oo CO Q1. Interaction2. Coalescence3. RisingFigtire 1: Cojiifsrpncr nf mirrobubblr添加合适的脱气剂同样能增加小气泡的上升速率。此处的工作机理与前述机理不同。如前所 述，涂料中的表面活性剂能定位在空气泡表面并且通过与基料相互作用能固定空气泡。与表面活性 剂相反，脱气剂定位在液体/空气界面。

7、由于脱气剂与基料的相溶性很小，脱气剂能降低与基料的作 用力。因此涂料中的空气泡不再受表面活性剂的束缚，迅速上升到界面（见图 4）。surfactant stabilized microbubbleFigure 4； Dcacrafunded microbubblc n a filmdtarrator destabilized microbubble哪些化合物是良好的脱气剂事实上，脱气剂必须与给定涂料体系的互溶性相对较小，但不可能有一种脱气剂适合所有的涂 料体系。与涂料体系高度互溶的脱气剂缺乏脱气效能；与涂料体系完全不互溶的脱气剂易产生表面 缺陷。因此，适用于有机涂料体系的脱气剂应基于体系内不同

8、的化学物质。下列物质或作为脱气剂 使用，或作为脱气剂组分之一：1，有机聚合物，如聚醚，聚丙烯酸酯；（Polyethers, Polyacrylates）2，聚二甲基硅氧烷（硅油）；（polydimethyl siloxanes）3，改性后的聚硅氧烷（如烷基，芳基改性）；4，氟离子改性硅氧烷。脱气剂试验测定溶剂型涂料中脱气剂脱气效能试验时，先把空气引入涂料体系，然后添加脱气剂于涂料 中，观察涂膜表面缺陷。密度在搅拌器中测量，这种测试过程对水性涂料体系十分有效，但不能有 效消除溶剂型涂料体系中的微观泡沫。GSS公司为脱气剂脱除微观泡沫效能测试开发了以下测试过 程：流体涂料的脱气过程测试将待测涂料放

9、于高速转动（3000rmp）的搅拌器中进行搅拌。该步骤可将空气均匀分散于涂料体 系。搅拌结束，立即将涂料均匀涂布于透明的金属薄片上，并将薄片固定在于水平面成25度的平板上。干燥后便可观测涂料。将光线射到涂料表面，观测其气泡和气孔，若存在反射光，则涂膜表面 存在类似橘皮波纹的表面缺陷。对真空喷涂的涂料体系来说，上述测试只能作为发现潜在脱气剂的 筛选测试。真空喷涂过程对精选合适的脱气剂十分必要。高粘性涂料的测试过程对高粘性涂料（即地板涂料），如双组分环氧树脂和乙烯树脂，搅拌流动测试并无实际意义。 GSS化工公司采用3mm厚度的栅格模具，测试时，将高粘性涂料注入模具中，待涂料凝固后，将栅 格除去，观测涂料。超细微观泡沫的测试如前所述，微观泡沫极其微小，无法用肉眼观测到。下面介绍的测试方法能使这些微观泡沫变 的肉眼可见，从而便于观测。这种方法尤其适用于防腐涂料中微观泡沫的测量。硫化铜测试将待测涂料涂布于喷砂铁板表面，形成一定厚度的涂膜。涂膜完全凝固后，将4ml 的 10%的硫化铜溶液注入一个玻璃观测杯。将含涂料表面的铁板放置在玻璃杯上，然后将整个装置旋转 180 度，防止溶剂蒸发。 24 小时后，用清水冲洗涂膜表面。涂膜表面的红点说明涂膜中存在气孔。这些 红点是铜微粒，由硫化铜与铁发生氧化还原反应生成。 .脱气剂的选择以上测