分子消泡剂

2017-05-24 11:21:57 上海博易和化工有限公司 阅读

图片关键词消泡剂


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    随着与VOC排放有关的法规的出台以及消费者对更环保的产品的需求,在过去的十年中涂料发生了巨大变化,今天,建筑涂料配方的VOC含量接近零。使用的乳液是较软的聚合物它们不需要成膜助剂,就能形成涂膜,通过施工后交联获得硬度。不再需要使用溶剂来延长开放时间和保持施工过程中的湿边。所有涂料组分预计都是零VOC或接近零VOC的,配方中只有水是唯一的挥发性液体成分。表面活性剂的使用在稳定这些配方时变得更重要,并且使用环境友好型表面活性剂已经改变了泡沫生成和稳定的情况。在建筑涂料中,现在期望使用单涂层涂覆物,为实现这一点使用的方法之一是配制比过去更高黏度的涂料,在低剪切和高剪切范围内都是。这些因素对现代涂料的消泡需求都有影响。溶剂可以不再存在,来充当配方中临时的消泡剂,特别是在生产过程中。更高黏度意味着气泡从液体中上升的速率变得更慢且更困难。增加表面活性剂的使用量意味着在整个涂料中的泡沫更稳定。消泡剂现在必须被配制成能抵消所有这些作用。

    使用分子消泡剂作为对抗性表面活性剂或聚合物是目前需要的一种消泡剂解决方案。与典型的消泡活性物相比,分子消泡剂能够在更小范围内发生作用,通常是自然界中存在的颗粒。这种小的分子消泡剂能显著提高其在消泡过程中的效率。使用的分子消泡剂与多个类别的消泡剂技术结合——矿物油类、聚硅氧烷类的和水性乳液形式。这些现代消泡剂的有效性超过那些不含分子消泡剂的。以下数据是使用不含硅的烃类分子消泡超支化聚合物作为活性分子组分。

    在矿物油技术中添加分子消泡剂改进了低VOC乳胶漆配方的破泡时间。在VOC为50克/升的平光丙烯酸乳胶漆配方的结果能显示这种效果。将其消泡效果与市售矿物油产品进行比较,含有分子活性物的消泡剂优于标准的矿物油消泡剂。最好的矿物油消泡剂的破泡时间为68秒,而含两种分子活性物的消泡剂的破泡时间分别为56秒和31秒(图4)。检查施工的干膜,分子消泡剂在消除涂层中夹带的微泡方面效果更好。在第二种配方中,VOC接近零的平光丙烯酸乳胶漆,结果也类似。在该体系中最好的市售矿物油消泡剂的破泡时间在44秒,而含有分子活性物的消泡剂的破泡时间在25秒内(图5)。同样干膜中夹带的微泡也比较少。

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    评价有机硅结构的消泡剂,当分子组分作为消泡剂配方的一部分时,我们也看到了性能的改进。在VOC为50克/升的丙烯酸半光乳胶漆配方中,含有分子活性物的两种消泡剂的性能优于三种市售基于硅氧烷的消泡剂。两种市售产品在施工条件下不能打破产生的泡沫气泡。第三种市售产品花了70秒打破气泡。含有分子组分的两种硅氧烷消泡剂分别在25秒和28秒内打破气泡(图6)。

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    在VOC接近零的丙烯酸半光配方中评价产品,我们可看到含有分子活性物的消泡剂具有更大差异。市售有机硅产品,在使用量为相对于涂层的总质量的0.5%(质量比)使用时,不能打破施工时产生的泡沫,在干膜中留有可见的气泡。含分子活性物的硅氧烷消泡剂在这个体系中仍然有效,破泡时间为68秒,且其使用量仅为涂层总质量的0.3%(质量比)(图7)。含有分子活性物的消泡剂在使用量降低40%的情况下仍然能够更加有效地破泡。

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    硅氧烷乳液消泡剂是分子消泡的另一个组分,对消泡性能有显著的影响。在丙烯酸乳胶漆配方中,一种用于建筑或装饰性涂料,另一种用于工业涂料,分子消泡组分在消除施工时产生的泡沫方面性能有显著的改进。下面的一个系列显示了在消泡剂配方中添加不同量的分子消泡组分的影响。如结果所表明的,分子消泡组分能立即提高消泡活性,在基于消泡剂总配方量的2%~4%添加分子消泡组分后得到最佳的消泡效果。在装饰性配方中,破泡时间从60秒降低至12秒(图8)。在工业涂料配方中,破泡时间从45秒缩短到10秒(图9)。

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    如上所述,单独使用分子消泡组分消泡性能差。这表明,分子活性物需要正确配制到消泡剂组合物中来获得达到积极有效的消泡效果。

    在两种建筑涂料配方中评价有机硅乳液消泡剂,这两种乳胶漆的VOC均为50克/升。第一种是丙烯酸半光配方,体系中消泡剂的添加量为相当于涂料配方总质量的0.75%。需要注意的是,测试中的有机硅乳液消泡剂含有20%的总的活性物,因此添加0.75%相当于仅添加了对于配方总质量的0.15%的活性物,这是很重要的。正如所看到的,即使在这种很低的使用量情况下,含有分子消泡组分作为其活性物的一部分的有机硅乳液消泡剂在消除涂料施工时产生的泡沫仍是有效的,而不含任何分子消泡组分的有机硅乳液消泡剂并未能消除泡沫(图10)。

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    相同的消泡剂在第二种配方(即VOC为50克/升的平光丙烯酸体系)中也进行了评价。在该体系中,含有分子消泡组分的消泡剂能够在0.3%的使用量(或0.06%活性物质)时就能消除施工时产生的泡沫。不含分子消泡组分的有机硅乳液消泡剂甚至在0.75%的使用量时也不能消除施工时产生的泡沫(图11)。

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    结论

    含有一种分子消泡组分作为其组合物一部分的消泡剂与不含分子消泡组分的消泡剂对照物相比,具有更有效地消泡能力。可以减少涂料中消泡剂的用量,满足了降低涂料中VOC的迫切需求。通过使用分子消泡剂,解决了低VOC涂料中更高难度的消泡问题,尤其是VOC接近零的涂料配方。