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泡沫的产生及稳定

泡沫的产生及稳定 侗富贵化工原材料
2018-11-09
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导读:消泡剂的消泡原理一般有两种:一种是通过化学反应来达到消泡的目的(如酸或钙盐能破坏皂膜),另一种被广泛采用的则是通过进一步降低体系表面张力,使消泡剂易于在液体表面铺展和吸附,从而降低液体表面膜强度来达到

所谓“泡沫”就是一个不溶性气体在外力作用下进入液体之中,并被液体相互隔离的非均相体系。产生泡沫时,由于液体与气体的接触表面迅速增加,体系的自由能也迅速增加。泡沫体系自由能的增加,可以用一元体系的自由能公式表示之。

泡沫体系自由能的增加,是表面张力和增加表面积的乘积。因此可知,泡沫产生的难易程度与液体体系的表面张力直接有关。现以十二烷基硫酸钠为例,说明水溶液中表面活性剂的浓度与表面张力的关系。以下图表现。

从上图可以看出,开始时水溶液的表面张力随着表面活性剂浓度的提升而急剧下降,以后则大体保持平衡。根据Milles和Shedlovsky实验证实,曲线中的最低点是由杂质所致,或者是数种表面活性化合物相互作用的结果。最低点通常称为表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。

这就说明表面活性剂的浓度达到这一点时,水溶液的表面就聚集了足够的表面活性物质,并且毫无间隙地密布于液面上,形成所谓单分子膜,使表面张力降至最低。表面张力越低,体系形成泡沫所需的自由能就越小,就越容易生成泡沫。

在实际使用中为了使乳液稳定,所用表面活性剂的浓度总要比临界胶束浓度大一些。这就使乳液的表面张力将至最低,就有足够数量过剩的表面活性剂,将混入的空气用一较牢固的液膜包围起来,形成气泡。以上图表现。

一般来说,纯水甚至纯的表面活性剂,由于表面和内部的均匀性,不可能形成弹性膜,所以他们的泡沫总是不稳定的。但是在乳胶漆中,除乳化剂外,还有分散剂、增稠剂等多种表面活性物质,这不仅增加了乳液的起泡性,还有助于泡沫的稳定。

(1)但气泡形成时,由于分子间引力的作用,表面活性剂分子中的亲水基和憎水基被气泡壁吸附,并有规则地排列在气液界面上,形成弹性膜,阻止了气泡的破裂。热力学的观点还认为:可溶性表面活性剂的存在就有Marangoni效应产生。但泡沫刚形成时,泡沫膜的液体由于重力的作用,马上开始向下回流,从而带动表面活性剂分子也向下流动,造成底部表面张力低于上部表面张力。Marangoni效应认为:“在底部低表面张力的液体流向上部高表面张力的液体时,在泡膜通过与纯液体产生的泡沫不断逆向流动的表面活性剂液体,增加了泡膜的厚度,使泡沫获得稳定。”

(2)膜的机械强度与使用乳化剂分子链的长短有关。链越长,链间分子的引力越大,则泡膜的弹性越好,机械强度也越大。
(3)由于增稠剂的添加,时泡膜具有适宜的表面粘度,气泡间的液体就不易流走,膜壁就能保持一定的厚度,气泡就难以破裂。

(4)离子型乳化剂的使用,能使气泡膜壁带电。动电越高,电荷间的斥力就大,气泡就不易聚集。从而影响消泡过程得进行,而有利于泡膜的稳定。

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