低VOC涂料消泡剂设计中的应用

泡沫原因

纯液体不保持泡沫。当您摇晃水时，这很容易看到。气泡形成，它们迅速上升到水的表面并破裂。水没有保持空气的趋势。它迅速上升并离开液体。另一方面，涂层不是纯液体。那么，涂料保持在空气中并在涂料液或干燥的涂料膜中截留气泡的原因是什么？ 

水性涂料不是纯液体。它们是颗粒（颜料，树脂）在液体载体（水）中的胶态分散体。使这些涂料中的泡沫稳定的关键因素之一是使所有这些不同成分保持在一起而不发生相分离或沉降的相同因素：表面活性剂。表面活性剂是用于防止胶乳发生相分离，防止颜料湿润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体相容性的成分。这些表面活性剂的不利方面在于，它们在稳定涂料混合物中的空气方面也非常有效，并且使空气非常难以团聚，上升到表面并逸出。这是由于表面活性剂的本性所致。表面活性剂是既具有疏水性又具有亲水性的材料。因此，它们有效地发挥了其功能，并且为什么它们有效地稳定了泡沫。表面活性剂的疏水部分围绕气泡并使其稳定在涂布液中，从而防止气泡聚集并上升到表面逸出（图1）。

消泡剂组成

消泡剂配方包含三个基本部分：

主要液体；

乳化剂和湿润剂；

第三或有源组件。

主要液体或载体可单独用作消泡剂。在消泡剂配方中，其主要功能是将疏水性成分带入薄层界面，使它们有效。主要液体的例子是矿物油和硅油。乳化剂或湿润剂用于帮助消泡剂分散到要消泡的液体中。它们控制分散消泡剂的难度，并且也影响消泡剂的功效，持久性和相容性。第三组分是添加以增加消泡剂性能，改善消泡剂稳定性或相容性的项目。诸如疏水性颗粒，脂肪酸，偶联剂和专有成分（如消泡分子）之类的物品就属于这一类。

消泡剂的工作原理

消泡剂的工作是克服表面活性剂的稳定作用并从系统中除去空气。为此，将消泡剂配制为与气泡壁与液体表面或相邻气泡壁之间的表面活性剂层界面不相容。该区域通常称为薄片（图2）。消泡剂必须是具有控制的不溶性或不溶性，进入薄片的正进入系数和在薄片上扩散的正扩散系数的低表面张力液体。消泡剂还需要以疏水性小滴的形式分散在配方中。一旦消泡剂液滴进入并扩散到整个薄片区域，就会破坏表面活性剂的稳定性，导致水从薄片中流失，导致气泡壁变薄并最终导致气泡破裂（图3）。因此，除了消泡剂的表面张力之外，有效消泡剂性能的关键特征是消泡剂能够分散在被消泡的液体中至正确和有效的液滴尺寸。

消泡活性有五种基本方法：

疏水性固体；

原位形成疏水性固体；

竞争表面活性剂；

低表面张力液体；

拮抗性表面活性剂/聚合物。

分子消泡剂属于最后一类，拮抗性表面活性剂/聚合物。该技术通过使消泡分子与涂层中的其他表面活性剂相互作用以在板壁中形成刚性膜而不是弹性膜而有效。这是通过在表面活性剂链之间发生排斥相互作用来实现的。因此，气泡周围的薄片区域不会拉伸，更容易破裂并释放空气。因此，寻找有效有效的消泡剂的困难在于平衡涂料体系所需的这种不相容性，以及消泡剂克服表面活性剂稳定作用的能力，而又不会在涂层体系中造成任何缺陷，例如缩孔，蠕变，着色剂分离等