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表面張力儀測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 713 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)的氣體會產(chǎn)生泡沫，而配方中起泡的表面活性劑又會使乳液穩(wěn)泡。在乳液中添加有機(jī)或者分子級消泡劑，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、低級醇類等，對環(huán)境污染小。分子級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，從而具有泡沫對抗性。目前對于消泡劑的性能評價(jià)沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)測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。不同的測試方法會得到不同的結(jié)果，如何根據(jù)研究結(jié)果來選擇消泡劑對產(chǎn)品研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用具有極大指導(dǎo)意義。
對消泡劑的消泡機(jī)理一直沒有統(tǒng)一的認(rèn)識，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)，它會進(jìn)入到泡膜的表面形成透鏡的形狀，透鏡會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力學(xué)；探討了四聚乙二醇單辛醚在氣/液界面的吸附動力學(xué)；總結(jié)了非離子、陰離子、陽離子及兩性表面活性劑溶液的吸附動力學(xué)。這些研究基本集中于潤濕劑，對于消泡劑的吸附動力學(xué)研究很少。
本文從實(shí)際應(yīng)用中選取了2類消泡劑，對其在起泡液和水性丙烯酸膠黏劑乳液中的消泡性能和測試方法進(jìn)行了評估，結(jié)合理論研究中的吸附動力學(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10次后，記錄泡沫高度。
（3）鼓氣法消泡性能測試：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)定性測試：試樣于50℃烘箱中放置10d，取出室溫冷卻后，測試其黏度有無變化。