Как да си направим разпенващ агент

Образуването на пяна във филмите на покритието може да доведе до дефекти на повърхността, като например риби, кратери или дупки. За да се предотврати повторното му появяване, формулаторите използват добавки против образуване на пяна и пенообразуватели - техният подбор и оценка обаче изискват задълбочени познания за механизма им на действие в различните системи за покритие.

Ефективният пенообразувател трябва да бъде разтворим в пенещата се среда, да прониква бързо в ламелите на пяната и да се разпространява бързо по границата газ-течност.

Полидиметилсилоксан (PDMS)

PDMS е икономичен, биосъвместим материал с многобройни приложения в микрофлуидиката. Той може да бъде прикрепен към полимери, стъклени и метални компоненти, за да се образуват вградени устройства; използва се като мембрана за електроосмотично изпомпване и дори се моделира с помощта на фоторезист, за да се образуват микрофлуидни канали.

За да се справи с този проблем, PDMS може да се окисли с помощта на кислородна плазма, като на повърхността му се отварят хидроксилни групи, които реагират с изпаренията на силилхлорид и образуват крайни групи, с които реагират пенообразуващите агенти. В резултат на това пенообразуващите агенти, реагирали с тази повърхност, проявяват намалено пенообразуване и инхибиране в сравнение с традиционните силиконови пенообразуващи добавки, като освен това са нетоксични, лесно диспергиращи се и термично стабилни в сравнение със силиконовите си аналози.

Силиконови масла

Силиконовите масла разчитат на разликите в специфичното тегло на водния хумор и силиконовото масло за своя механизъм на разпенване, като по-високото специфично тегло на водния хумор го кара да потъва в стъкловидните кухини, докато по-ниското специфично тегло на силиконовото масло го кара да плува, създавайки така наречените сили на плаваемост, които го издигат нагоре.

Силиконовите масла за медицински цели могат да бъдат ефективно средство за разпенване, тъй като са по-леки от водата и променят повърхностното напрежение, което води до спукване на мехурчетата пяна. Освен това те са нетоксични и лесно се разтварят във водни разтвори.

антипенните агенти на силиконова основа изискват високи концентрации на силикони, които могат да бъдат токсични и вредни за човешкото здраве, докато растителните масла като маслото от жожоба имат подобни антипенни способности, но с много по-ниска ефективност; освен това ниското им съдържание на вода прави диспергирането по-трудно от очакваното.

Минерални масла

Минералните масла са безцветни смеси от висши алкани без мирис, получени от минерални източници, които се произвеждат като странични продукти от преработката на суров нефт в петролни продукти. В миналото те са били известни и като бяло или парафиново масло поради неточността на наименованието им, отразяваща факта, че често търговците не са имали нужда или не са искали да знаят точно състава на всяко минерално масло, което са продавали или използвали като търговска стока (Merriam-Webster датира първата употреба на "минерално масло" от 1771 г.!).

Минералното масло може да бъде допълнително рафинирано за промишлени цели, за да се отстранят добавките, които могат да бъдат потенциално вредни за човешката консумация, като се получи рафиниран минерален смазочен материал, подходящ за хранителни продукти и фармацевтични продукти, които могат да влязат в контакт с храни, включително и при евентуален случаен контакт с храни.

Минералните масла за хранителни цели обикновено са разтворими във вода масла без вкус и мирис, които осигуряват отлична защита от корозия, което ги прави безопасни за директен контакт с кожата. Освен това те помагат да не се допусне дехидратация, като действат като защитна бариера, ограничаваща транс-епидермалната загуба на вода.

Водоразтворим пенообразувател

Водоразтворимият разпенващ агент предлага отлични разпенващи свойства и може да бъде направен чрез смесване на полиетерно модифицирано органично силициево съединение с по-ниски алкохоли, повърхностноактивни вещества и силициев диоксид. В сравнение с традиционните минерални масла, този разпенващ агент предлага предимствата на предварителната дисперсия и изисква по-малко енергия за влагане в системите за покрития.

Действието на пенообразувателя се изразява в това, че той остава неразтворим в средата за образуване на пяна и предотвратява тясното свързване между молекулите на повърхността на филма, като по този начин пречи на повърхностноактивните вещества със стабилизатор на пяна да възстановят еластичността на филма чрез ефекта на Марангони и по този начин да предотвратят образуването на пяна. Освен това пенообразувателите действат, като насърчават оттичането на течния филм от мехурчетата пяна, така че те да се спукат.