Teoría básica de los tensioactivos (2)

Respuesta rápida: Para temas de humectación, nivelación, antiespumante y dispersión, los formuladores generalmente comparan el rendimiento y los efectos secundarios juntos porque la corrección excesiva de un problema de superficie puede crear fácilmente otro.

La espuma juega un papel importante en el proceso de lavado. La espuma es un sistema de dispersión de gas disperso en líquido o sólido, con gas como fase dispersa y líquido o sólido como medio dispersante, la primera se llama espuma líquida, mientras que la segunda se llama espuma sólida, como espuma, espuma de vidrio, espuma de cemento, etc.

I. La formación de espuma. La espuma que aquí se analiza se refiere a agregados de burbujas separadas por una película líquida. Esta espuma se debe a la gran diferencia de densidad entre la fase dispersa (gas) y el medio disperso (líquido), sumado a la baja viscosidad del líquido, por lo que las burbujas siempre pueden ascender a la superficie del líquido rápidamente. El proceso de formación de espuma consiste en introducir una gran cantidad de gas en el líquido, las burbujas en el líquido y regresar rápidamente a la superficie del líquido, la formación de agregados de burbujas separados por una pequeña cantidad de gas líquido.

La espuma en forma de dos características importantes: en primer lugar, como la fase dispersa de la burbuja suele tener forma poliédrica, esto se debe a que en la intersección de la burbuja hay una tendencia a adelgazar la película de líquido de modo que la burbuja se vuelve poliédrica; cuando la película de líquido se vuelve delgada hasta cierto punto, conduce a la ruptura de la burbuja; En segundo lugar, el líquido puro no puede formar una espuma estable, el líquido puede formar una espuma, al menos dos o más componentes. La solución acuosa de tensioactivo es un sistema típico en el que es fácil generar espuma, y ​​su capacidad para generar espuma también está relacionada con otras propiedades.

Los tensioactivos con buen poder espumante se denominan agentes espumantes. Aunque el agente espumante tiene buena capacidad de formación de espuma, la espuma formada no necesariamente se mantiene durante un período de tiempo más largo, es decir, su estabilidad no es necesariamente buena. Para mantener la estabilidad de la espuma, a menudo agregado al agente formador de espuma puede aumentar la estabilidad de las sustancias de la espuma, tales sustancias se denominan estabilizadores, los estabilizadores comúnmente utilizados son lauroil dietanolamina y óxido de dodecil dimetilamina.

En segundo lugar, la estabilidad de la espuma. La espuma es un sistema termodinámicamente inestable, la tendencia final es romper la burbuja después de que se reduce la superficie total del líquido en el sistema, se reduce la energía libre. El proceso de desespumado es la película líquida que separa el gas de grueso a fino, hasta el proceso de ruptura. Por lo tanto, el grado de estabilidad de la espuma está determinado principalmente por la velocidad de descarga del líquido y la resistencia de la película líquida.. Sus factores de influencia son también los siguientes.

1 、 Tensión superficial. Desde el punto de vista energético, una tensión superficial baja es más favorable para la formación de espuma, pero no garantiza la estabilidad de la espuma. La tensión superficial es baja, la diferencia de presión es pequeña, la velocidad de descarga se vuelve más lenta, la película líquida se vuelve más delgada y lenta, lo que favorece la estabilidad de la espuma.

2 、 Viscosidad superficial. El factor clave para determinar la estabilidad de la espuma es la resistencia de la película líquida, y la resistencia de la película líquida está determinada principalmente por la solidez de la película de adsorción de la superficie, medida por la viscosidad de la superficie. La espuma generada por la solución con mayor viscosidad superficial tiene una vida más larga. Esto se debe a que la interacción entre las moléculas de adsorción de la superficie conduce a un aumento de la resistencia de la película, aumentando así la vida útil de la espuma.

3 、 Viscosidad de la solución. Cuando la viscosidad del líquido aumenta, el líquido en la película líquida no es fácil de descargar, el espesor de la película líquida se adelgaza más lentamente, lo que ralentiza el tiempo de ruptura de la película y aumenta la estabilidad de la espuma.

4. El efecto «reparador» de la tensión superficial. El tensioactivo adsorbido en la superficie de la película líquida, la capacidad de resistir la expansión o contracción de la superficie de la película líquida, esta capacidad se llama efecto reparador. Debido a que hay un tensioactivo adsorbido en la superficie de la película líquida, la expansión de su área superficial reducirá la concentración de moléculas adsorbidas en la superficie y aumentará la tensión superficial. Una mayor expansión de la superficie requerirá un mayor trabajo por hacer. Por el contrario, la contracción del área de la superficie aumentará la concentración de moléculas de adsorción en la superficie, es decir, reducirá la tensión superficial, lo que no favorece una mayor contracción.

5, la difusión de gas a través de la película líquida. Debido a la existencia de presión capilar, la presión de la burbuja pequeña en la espuma es mayor que la presión de la burbuja grande, lo que hará que el gas en la burbuja pequeña se difunda a través de la película líquida hacia la burbuja grande de baja presión, lo que resulta en el fenómeno de que la burbuja pequeña se hace más pequeña y la burbuja grande se hace más grande, y finalmente la ruptura de la espuma. Si se agrega tensioactivo, la espuma será uniforme y fina y no será fácil de desespumar. Como el tensioactivo está muy cerca de la película líquida, es difícil respirar y la espuma es más estable.

6 、 El efecto de la carga superficial. Si la película de espuma líquida tiene la misma carga simbólica, las dos superficies de la película de líquido se repelerán, evitando que la película de líquido se adelgace o incluso se destruya. Los tensioactivos iónicos pueden desempeñar este papel estabilizador.

En tercer lugar, la destrucción de la espuma.El principio básico de la destrucción de la espuma es cambiar las condiciones de generación de espuma o eliminar los factores estabilizadores de la espuma; existen dos tipos de métodos antiespumantes físicos y químicos. El desespumado físico consiste en mantener la composición química de la solución de espuma en circunstancias en las que cambian las condiciones de generación de espuma, como perturbaciones externas, cambios de temperatura o presión, y el tratamiento ultrasónico son métodos físicos eficaces para eliminar la espuma. El método antiespumante químico consiste en agregar ciertas sustancias y agentes formadores de espuma para reducir la resistencia de la película líquida en la espuma y así reducir la estabilidad de la espuma para lograr el propósito de antiespumar; dichas sustancias se denominan antiespumantes. La mayoría de los antiespumantes son tensioactivos. Por lo tanto, de acuerdo con el mecanismo de acción del antiespumante, el antiespumante debe tener una gran capacidad para reducir la tensión superficial, ser fácil de adsorber en la superficie y la interacción molecular de adsorción en la superficie es débil y las moléculas de adsorción están dispuestas en una estructura más relajada.

Existen varios tipos de antiespumantes, pero básicamente todos son tensioactivos no iónicos. Los tensioactivos no iónicos tienen propiedades antiespumantes cerca o por encima del punto de turbidez y, a menudo, se utilizan como antiespumantes. Como excelentes antiespumantes también se utilizan habitualmente alcoholes, especialmente alcoholes con estructura ramificada, ácidos grasos y ésteres de ácidos grasos, poliamidas, ésteres de fosfato, aceite de silicona, etc.

Cuarto, la espuma y el lavado. No existe una conexión directa entre la espuma y el efecto de lavado, y la cantidad de espuma no indica el buen o mal efecto de lavado. Por ejemplo, el rendimiento espumante de los tensioactivos no iónicos es muy inferior al del jabón, pero su detergencia es mucho mejor que la del jabón. En algunos casos, la espuma puede resultar útil para eliminar la suciedad. Por ejemplo, al lavar los platos en casa, la espuma del detergente puede arrastrar las gotas de aceite; Al fregar alfombras, la espuma ayuda a eliminar el polvo, los polvos y otras suciedades sólidas. Además, a veces se puede utilizar la espuma como signo de la eficacia del detergente, porque los aceites grasos tienen un efecto inhibidor sobre la espuma del detergente, y cuando hay demasiado aceite y muy poco detergente, no se generará espuma o la espuma original desaparecerá. A veces se puede usar espuma como indicador de si el enjuague es limpio, porque la cantidad de espuma en la solución de enjuague tiende a disminuir con la cantidad de detergente, por lo que la cantidad de espuma se puede usar para evaluar el grado de enjuague.

Productos de la misma serie

Nombre del producto	Nombre químico	Número CAS
IPP	almitato de isopropilo	CAS 142-91-6
IPL	Laurato de isopropilo	CAS 10233-13-3
2-EHP	Ipalmitato de sooctilo	CAS 1341-38-4
IPM	Miristato de isopropilo	CAS 110-27-0

A lista de verificación práctica de selección de aditivos humectantes, niveladores y antiespumantes

La selección de aditivos suele ser más efectiva cuando el equipo define primero el defecto y luego analiza la compatibilidad, el rango de dosificación y la etapa del proceso. Esto suele ser mucho más confiable que elegir solo por familia química o por un único resultado de laboratorio espectacular.

• Comience por el defecto, no por el nombre del aditivo: la pérdida de humectación, los cráteres, la microespuma y la inestabilidad a menudo necesitan diferentes soluciones incluso dentro de la misma fórmula.
• Compruebe la compatibilidad con la dosis prevista:, el aditivo más fuerte, aún puede ser una elección comercial equivocada si reduce demasiado la ventana del proceso.
• Revise la etapa de uso: algunos productos son más útiles durante la molienda, mientras que otros son más importantes durante el descenso, el llenado o la aplicación final.
• Equilibra la calidad del curado o de la película con control de defectos: el aditivo adecuado soluciona el problema sin sacrificar la adhesión, el brillo o la apariencia.

Referencias de productos recomendados

• CHLUMIAF 094: Una referencia antiespumante equilibrada para revestimientos a base de agua y muchas pantallas generales de control de espuma.
• CHLUMIAF 3062: Útil cuando la compatibilidad de la tinta de impresión y la tinta UV es importante en la pantalla antiespumante.
• CHLUMIAF 3037: Una opción antiespumante de proceso más potente cuando la espuma persistente sobrevive a condiciones más duras.
• CHLUMIWE 3280: Una fuerte referencia de agente humectante para tintas, recubrimientos y sustratos difíciles de humedecer.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué un aditivo que parece potente en un vaso de precipitados a veces falla en la producción?
Porque el corte, la temperatura, el sustrato y la fórmula completa pueden cambiar la forma en que se desempeña el aditivo en condiciones reales de proceso.

¿Se debe preferir siempre el aditivo más agresivo?
Normalmente no. El mejor aditivo es aquel que soluciona el defecto real conservando al mismo tiempo la ventana de funcionamiento segura más amplia.

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