Jak vyrobit odpěňovací prostředek

Tvorba pěny v povlakových vrstvách může způsobit vznik povrchových vad, jako jsou rybí oka, krátery nebo dírky. Aby se to neopakovalo, používají formulátoři protipěnivé a odpěňovací přísady - jejich výběr a hodnocení však vyžaduje důkladné znalosti mechanismu jejich působení v různých nátěrových systémech.

Účinný odpěňovač musí být rozpustný v pěnicím médiu, rychle pronikat do pěnových lamel a rychle se šířit podél rozhraní plyn-kapalina.

Polydimethylsiloxan (PDMS)

PDMS je ekonomický, biokompatibilní materiál s mnoha možnostmi využití v mikrofluidice. Lze jej připojit k polymerům, sklu a kovovým součástem a vytvořit z něj vestavěná zařízení; lze jej použít jako elektroosmotickou čerpací membránu a dokonce i jako vzor pomocí fotorezistu k vytvoření mikrofluidních kanálků.

Pro řešení tohoto problému lze PDMS oxidovat pomocí kyslíkové plazmy, čímž se na jeho povrchu otevřou hydroxylové skupiny, které reagují s parami silylchloridu za vzniku koncových skupin, s nimiž reagují odpěňovací činidla. Výsledkem je, že odpěňovací prostředky reagující s tímto povrchem vykazují nižší pěnivost a inhibici než tradiční silikonové odpěňovací přísady, navíc jsou ve srovnání se svými silikonovými protějšky netoxické, snadno dispergovatelné a tepelně stabilní.

Silikonové oleje

Silikonové oleje se opírají o rozdíly ve specifické hmotnosti mezi vodním roztokem a silikonovým olejem, které způsobují, že vyšší specifická hmotnost vodního roztoku klesá uvnitř sklivcových dutin, zatímco nižší specifická hmotnost silikonového oleje způsobuje, že se vznáší a vytváří takzvané vztlakové síly, které jej vynášejí nahoru.

Lékařské silikonové oleje mohou být účinným odpěňovačem, protože jsou lehčí než voda a mění povrchové napětí, čímž způsobují praskání pěnových bublin. Navíc jsou netoxické a snadno se rozpouštějí ve vodných roztocích.

Protipěnidla na bázi silikonu vyžadují vysoké koncentrace silikonů, které mohou být toxické a škodlivé pro lidské zdraví, zatímco rostlinné oleje, jako je jojobový olej, mají podobné protipěnivé schopnosti, ale s mnohem nižší účinností; navíc jejich nízký obsah vody činí disperzi náročnější, než se očekávalo.

Minerální oleje

Minerální oleje jsou bezbarvé směsi vyšších alkanů bez zápachu pocházející z minerálních zdrojů, které vznikají jako vedlejší produkty při zpracování ropy na ropné produkty. Historicky se jim také říkalo bílý nebo parafínový olej, a to kvůli nepřesnosti jejich názvu, který odrážel skutečnost, že obchodníci často nepotřebovali nebo nechtěli přesně znát složení každého minerálního oleje, který prodávali nebo používali jako obchodní zboží (Merriam-Webster datuje první použití slova "mineral oil" do roku 1771!).

Minerální olej lze pro průmyslové účely dále rafinovat, aby se odstranily přísady, které by mohly být potenciálně škodlivé pro lidskou spotřebu, a získat tak rafinované minerální mazivo vhodné pro potravinářské a farmaceutické výrobky, které by mohly přijít do styku s potravinami, včetně případného náhodného kontaktu s potravinami.

Potravinářské minerální oleje jsou obecně oleje bez chuti a zápachu rozpustné ve vodě, které poskytují vynikající ochranu proti korozi, takže jsou bezpečné pro přímý kontakt s pokožkou. Kromě toho pomáhají udržovat dehydrataci na uzdě tím, že působí jako ochranná bariéra, která omezuje trans-epidermální ztrátu vody.

Odpěňovač rozpustný ve vodě

Odpěňovač rozpustný ve vodě má vynikající odpěňovací vlastnosti a lze jej vyrobit smícháním organické křemíkové sloučeniny modifikované polyetherem s nižšími alkoholy, povrchově aktivními látkami a oxidem křemičitým. Ve srovnání s tradičními minerálními oleji nabízí tento odpěňovač výhody předdispergace a vyžaduje méně energie pro zapracování do nátěrových systémů.

Odpěňovací činidlo funguje tak, že zůstává nerozpustné v pěnivém médiu a zabraňuje těsnému spojení mezi molekulami na povrchu filmu, čímž brání povrchově aktivním látkám se stabilizací pěny obnovit pružnost filmu prostřednictvím Marangoniho efektu, a tím zabránit tvorbě pěny. Odpěňovače dále fungují tak, že podporují odtok kapalného filmu z pěnových bublin, takže praskají.