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表面張力儀測(cè)試添加消泡劑后起泡液、水性丙烯酸膠黏劑的變化(一)

來源:建筑材料學(xué)報(bào) 瀏覽 256 次 發(fā)布時(shí)間:2024-09-04

在水性丙烯酸膠黏劑的生產(chǎn)和應(yīng)用中,乳液夾帶進(jìn)的氣體會(huì)產(chǎn)生泡沫,而配方中起泡的表面活性劑又會(huì)使乳液穩(wěn)泡。在乳液中添加有機(jī)或者分子級(jí)消泡劑,是有效的消泡方法。有機(jī)消泡劑主要由各種有機(jī)物構(gòu)成,如脂肪酸、礦物油、脂肪酰胺、低級(jí)醇類等,對(duì)環(huán)境污染小。分子級(jí)消泡劑是基于雙子表面活性劑技術(shù),將消泡劑設(shè)計(jì)成類似于網(wǎng)狀的超分子結(jié)構(gòu),具有表面張力和臨界聚集濃度較低的特點(diǎn),可以通過泡沫的液~氣界面的吸附,取代一些穩(wěn)泡的表面活性劑,在分子水平上打破泡沫,從而具有泡沫對(duì)抗性。目前對(duì)于消泡劑的性能評(píng)價(jià)沒有固定的標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)測(cè)試方法主要有搖瓶法、循環(huán)鼓泡法、高速分散法、氣體鼓泡法、振蕩法等。不同的測(cè)試方法會(huì)得到不同的結(jié)果,如何根據(jù)研究結(jié)果來選擇消泡劑對(duì)產(chǎn)品研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用具有極大指導(dǎo)意義。

對(duì)消泡劑的消泡機(jī)理一直沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),典型的具有概括性的消泡機(jī)理是Robinson消泡機(jī)理、羅斯假說和“架橋”機(jī)理?!凹軜颉睓C(jī)理認(rèn)為消泡劑的油滴首先連接泡膜形成雙凹面的油橋,油橋在直徑方向的鋪展會(huì)導(dǎo)致泡膜變薄,最終導(dǎo)致其破裂,這是“架橋~鋪展”機(jī)理;當(dāng)消泡劑液滴變形時(shí),它會(huì)進(jìn)入到泡膜的表面形成透鏡的形狀,透鏡會(huì)被兩端相反的泡膜脫濕,這是“架橋~脫濕”機(jī)理。

在求解擴(kuò)散方程(菲克第二定律)的基礎(chǔ)上,結(jié)合Ward-Tordai公式,推導(dǎo)出描述氣/液界面吸附的動(dòng)態(tài)吸附量表達(dá)式,得到極短時(shí)間吸附方程。近些年氣/液界面吸附過程研究頗為活躍,研究了十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸鈉和1,3-丙二醇雙子琥珀酸二異辛酯磺酸鈉在水溶液中的吸附動(dòng)力學(xué);探討了四聚乙二醇單辛醚在氣/液界面的吸附動(dòng)力學(xué);總結(jié)了非離子、陰離子、陽(yáng)離子及兩性表面活性劑溶液的吸附動(dòng)力學(xué)。這些研究基本集中于潤(rùn)濕劑,對(duì)于消泡劑的吸附動(dòng)力學(xué)研究很少。

本文從實(shí)際應(yīng)用中選取了2類消泡劑,對(duì)其在起泡液和水性丙烯酸膠黏劑乳液中的消泡性能和測(cè)試方法進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)合理論研究中的吸附動(dòng)力學(xué)和消泡機(jī)理,以期為水性丙烯酸膠黏劑的生產(chǎn)商和研發(fā)工作者提供更好的技術(shù)支持。

1原材料與試驗(yàn)部分

1.1原材料

水為自制去離子水;氣溶膠(OT)為二異辛基琥珀磺酸鈉鹽,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;水性丙烯酸膠黏劑為丙烯酸復(fù)膜膠乳液,固含量1)42%,國(guó)產(chǎn);消泡劑1為Surfynol DF110C,基于雙子結(jié)構(gòu)的炔醇,20%有效成分;消泡劑2為Surfynol AD01,基于雙子結(jié)構(gòu)的烷醇,100%有效成分;消泡劑3為Surfynol DF220,礦物油和疏水蠟的混合物,100%有效成分;消泡劑4為Surfynol DF70,有機(jī)油和疏水有機(jī)硅的混合物,100%有效成分,贏創(chuàng)特種化學(xué)。文中消泡劑的用量為0.2%(以所加溶液的質(zhì)量計(jì))。

1)文中涉及的固含量、用量等均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2儀器設(shè)備

動(dòng)態(tài)表面張力儀;黏度儀;激光粒度分析儀。

1.3試驗(yàn)方法

(1)相容性測(cè)試:將配制好的溶液/乳液放置1d后,觀察溶液/乳液的表觀,記錄渾濁還是澄清,有無浮油或其他物質(zhì)析出。

(2)搖瓶法消泡性能測(cè)試:在250mL量筒中加入100mL配置好的溶液,壓住磨口塞來回劇烈搖動(dòng)10次后,記錄泡沫高度。

(3)鼓氣法消泡性能測(cè)試:用鼓泡機(jī)(220V/50Hz/3W),連接1m的軟管和口徑為4mm的鼓泡小球(材質(zhì)為碳化硅),調(diào)至最小頻率鼓泡。采用該法測(cè)試時(shí)有以下2種方案:(a)先添加消泡劑。在250mL量筒中加入50mL配置好的溶液(消泡劑+起泡液),鼓泡1min后,記錄泡沫體積。(b)后添加消泡劑。在250mL量筒中加入50mL的起泡液,用鼓泡機(jī)鼓泡10s后達(dá)到70mL時(shí),加入消泡劑,繼續(xù)鼓泡50s,記錄泡沫體積。

(4)熱穩(wěn)定性測(cè)試:試樣于50℃烘箱中放置10d,取出室溫冷卻后,測(cè)試其黏度有無變化。



表面張力儀測(cè)試添加消泡劑后起泡液、水性丙烯酸膠黏劑的變化(一)

表面張力儀測(cè)試添加消泡劑后起泡液、水性丙烯酸膠黏劑的變化(二)