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LED燈用水溶性光擴散涂料是近兩年才發(fā)展起來的新型環(huán)保材料。與溶劑型相比,水溶性涂料由于水的表面張力比較大,加之水中有表面活性劑的存在,就形成了不易消失的氣泡。這些氣泡在涂覆工藝過程中會在玻璃管壁上破滅留下泡印,嚴重地影響了涂層質(zhì)量,甚至造成涂層的失敗。
水溶性光擴散涂料中氣泡的分析
穩(wěn)定氣泡的物理化學基礎
氣泡是空氣在液體介質(zhì)中形成的穩(wěn)定的分散體。純凈的液體是不會形成穩(wěn)定的氣泡的。攪動純凈的液體形成的氣泡密度小于液體,氣泡會逐漸向表面移動,到達表面破裂,空氣逸出,氣泡消失,只有在液體中混入了具有表面活性的物質(zhì)后才會形成穩(wěn)定氣泡。以水為分散相的光擴散涂層涂料,其配方必然要添加一些表面活性劑。這些表面活性劑物質(zhì)的分子在氣液界面聚集排列,親水端在水中,疏水端朝向氣相中,球形氣泡到達液體表面后,鼓起的氣泡內(nèi)外兩個氣液界面形成了夾層形的雙膜層。當氣泡壁的厚度足夠厚時,在內(nèi)外層表面活性物質(zhì)的電荷的排斥力和氣泡膜的彈性的共同作用下使氣泡達到穩(wěn)定。
氣泡膜的彈性又稱Gibbs(吉布斯)彈性,單位氣泡膜上含有一定的表面活性劑,氣泡只在有表面活性物質(zhì)存在下才能產(chǎn)生,并在靜電斥力時氣泡就獲得了穩(wěn)定,可見,氣泡只有大量表面活性劑物質(zhì)存在時才能產(chǎn)生,并在靜電斥力和吉布斯彈性作用下保持穩(wěn)定。
氣泡產(chǎn)生時,由于液體與氣體的接觸表面迅速增加,體系的自由能迅速增加,泡沫增加的自由能是表面張力和增加面積的乘積。氣泡產(chǎn)生的易難程度與液體體系的表面張力直接有關,表面張力越低,體系形成氣泡所需的自由能越小,越容易產(chǎn)生氣泡。
消除氣泡的途經(jīng)
氣泡是熱力學不穩(wěn)定體系,它的破除要經(jīng)過三個過程,即氣泡的再分布、膜厚的減薄和膜的破裂。對于穩(wěn)定的體系,要經(jīng)過這三個過程讓它自然地消失需要很長的時間,因此,需要借助于消泡劑來實現(xiàn)快速消泡。
減少或阻止氣泡產(chǎn)生的過程稱為抑泡,氣泡在液體中合并和上升至液體表面的過程為脫泡,氣泡在液相表面的破裂為破泡。能用技術或化學品使得氣泡破裂的過程,我們在此統(tǒng)稱為消泡。
消泡分兩個方面,一是防止氣泡的形成,二是消除已形成的泡沫。消除氣泡的方法有兩種,一種是物理方法,一種是化學方法。物理方法是通過比較強的外力強制破泡,比如攪動、加熱或冷卻、加壓或減壓、過濾、離心或超聲波等辦法處理;而化學方法是靠吹入表面張力小的物質(zhì)的蒸氣、添加能與起泡物起反應的物質(zhì)、添加能吸附或凝集起泡物的物質(zhì)、改變?nèi)芤簆H、鹽析和加入消泡劑等方法來消泡。其中,因為加入消泡劑消泡是最簡便的方法,故廣泛被采用。