Піногасники є важливою добавкою до складу покриттів. Однак, стикаючись із широким розмаїттям продуктів на ринку, багато інженерів часто зосереджуються лише на їхній «піногасній потужності», нехтуючи основними принципами. Розуміння механізму дії піногасників допомагає нам робити більш раціональний вибір у різних системах.
I. Природа та стабілізуючі фактори бульбашок
Піна - це система, в якій газ диспергований в рідині. У покриттях бульбашки зазвичай утворюються через такі процеси, як перемішування та нанесення. Стійкість піни залежить від міцності рідкої плівки. Чисті рідини навряд чи утворять стабільну піну, але поверхнево-активні речовини, смоли та інші компоненти покриттів адсорбуються на межі розділу газ-рідина, зменшуючи міжфазний натяг і утворюючи еластичну рідинну плівку, яка перешкоджає зливанню та колапсу бульбашок.
II. Основна функція піногасників: руйнування стабільності рідкої плівки
Функція піногасників полягає в тому, щоб порушити стабільність рідкої плівки піни. Їх основний механізм:
Низький поверхневий натяг і швидке поширення: поверхневий натяг піногасників набагато нижчий, ніж у рідкої плівки піни, тому вони можуть швидко поширюватися на поверхні рідкої плівки, замінюючи вихідні стабільні молекули. Утворення слабких місць: під час процесу розповсюдження піногасник забирає частину рідини з рідкої плівки, спричиняючи тонку плівку та, зрештою, її розрив. Коалесценція та спливання: для мікробульбашок (200-300 нм) деякі піногасники можуть сприяти їх зливанню у більші бульбашки, прискорюючи їх підйом до поверхні рідини та подальший розрив, таким чином повністю видаляючи піну.
III. Характеристика піногасників різної хімічної будови
Хімічна структура піногасника визначає його експлуатаційні характеристики. Поширені типи включають:
Піногасники на основі-поліефіру: такі як блок-полімери EO-PO. Ці піногасники мають добру сумісність і з меншою ймовірністю спричиняють точкові дірки, але їх піногасники є відносно м’якими, що робить їх придатними для звичайних систем. Співвідношення гідрофільності/гідрофобності в їхній структурі регулюється, таким чином впливаючи на їх здатність до диспергування та швидкість піногасіння у воді. Піногасники на основі -силікону: такі як емульсії полідиметилсилоксану. Силікони мають надзвичайно низький поверхневий натяг, швидку швидкість видалення піни та відмінні показники придушення піни. Однак деякі силікони можуть мігрувати при високих температурах, що призводить до проблем з адгезією між шарами. Тому в системах фарби для запікання потрібен ретельний вибір. Піногасники на основі не-силіконового полімеру-: поділяються на ті, що містять гідрофобні частинки, і ті, що не містять. Носіями є деякі зіркоподібні полімери, акрилати або вуглеводневі сполуки з прямим{14}}ланцюгом тощо. Ці піногасники не містять-силікону, що уникає ризику міграції силікону, але все ще має гарну піногасну здатність. Для покриттів на основі-розчинників піногасники на основі-полімерів зазвичай не містять гідрофобних частинок. Однак для фарб на водній- основі часто потрібні гідрофобні частинки, оскільки вони можуть руйнувати піну, відповідаючи вимогам до піногасіння для більшості систем. Однак у системах із надзвичайно високими вимогами до глянцю або при струменевому друку частинки все одно можуть впливати на глянець або спричиняти засмічення друкуючої головки; в таких випадках краще вибрати модель, яка не містить гідрофобних часток. Піногасники на основі -мінерального масла: їхня структура подібна до піногасників на основі {-силіконового{26}}полімеру, за винятком того, що носієм є мінеральне масло. Вони використовують несумісність між мінеральною олією та водою, а також ефект-руйнування частинок для видалення піни. Вони в основному використовуються в архітектурних покриттях і чорнилі; вони економічні, але їх сумісність і -довгострокова ефективність обмежені.
IV. Структура-Взаємозв’язок продуктивності: як це впливає на програми
Сумісність проти піногасника: як правило, чим краща сумісність піногасника, тим слабша його піногасник. Це тому, що повністю сумісні молекули важко накопичувати на межі розділу. Тому потрібно знайти баланс між ними. Молекулярна маса: піногасники з високою молекулярною масою зазвичай більш стабільні, але дифундують повільніше; низькомолекулярні піногасники дифундують швидше, але можуть бути емульговані системою і стати неефективними. Не-силікон проти силікону: силіконові піногасники ефективні за кімнатної температури, але можуть мати певний вплив на повторне покриття за високих температур; не-силіконові піногасники термостійкі-і придатні для фарбувальних систем.
V. Принципи вибору в практичних застосуваннях
Жоден піногасник не підходить для всіх систем. Вибираючи один, враховуйте наступне:
В'язкість системи: висока в'язкість вимагає сильної піногасної здатності. Товщина плівки: для високої товщини плівки потрібен піногасник, здатний боротися з мікробульбашками. Вимоги до блиску: -системи з високим блиском не повинні впливати на блиск піногасників. Процес нанесення: висока-швидкість зсуву може спричинити неефективність піногасників; необхідно вибрати стійкі-типи.
