Πώς να φτιάξετε αφριστικό παράγοντα

Ο σχηματισμός αφρού στα υμένια επίστρωσης μπορεί να προκαλέσει επιφανειακά ελαττώματα όπως ψαθυρά μάτια, κρατήρες ή οπές. Για να μην ξανασυμβεί αυτό, οι διαμορφωτές χρησιμοποιούν πρόσθετα κατά του αφρού και του αφροποιητή - ωστόσο η επιλογή και η αξιολόγησή τους απαιτούν βαθιά γνώση του μηχανισμού δράσης τους στα διάφορα συστήματα επικάλυψης.

Ένας αποτελεσματικός αφριστικός παράγοντας πρέπει να είναι διαλυτός στο αφρίζον μέσο, να διεισδύει γρήγορα στα ελάσματα του αφρού και να εξαπλώνεται γρήγορα κατά μήκος της διεπιφάνειας αερίου-υγρού.

Πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο (PDMS)

Το PDMS είναι ένα οικονομικό, βιοσυμβατό υλικό με πολλές χρήσεις στη μικρορευστολογία. Μπορεί να συνδεθεί με πολυμερή, γυάλινα και μεταλλικά εξαρτήματα για τη δημιουργία ενσωματωμένων συσκευών, να χρησιμοποιηθεί ως μεμβράνη ηλεκτροωσμωτικής άντλησης και ακόμη και να σχηματιστεί μοτίβο με τη χρήση φωτοαντιγραφικού υλικού για τη δημιουργία μικρορευστικών καναλιών.

Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, το PDMS μπορεί να οξειδωθεί με τη χρήση πλάσματος οξυγόνου, ανοίγοντας υδροξυλομάδες στην επιφάνειά του, οι οποίες αντιδρούν με ατμούς χλωριούχου σιλυλίου για να σχηματίσουν τερματικές ομάδες με τις οποίες μπορούν να αντιδράσουν οι παράγοντες αφρισμού. Ως αποτέλεσμα, τα αποτιτανωτικά που αντιδρούν με αυτή την επιφάνεια παρουσιάζουν μειωμένο αφρισμό και αναστολή σε σχέση με τα παραδοσιακά αποτιτανωτικά πρόσθετα σιλικόνης, ενώ επιπλέον είναι μη τοξικά, εύκολα στη διασπορά και θερμικά σταθερά σε σύγκριση με τα αντίστοιχα σιλικονούχα.

Έλαια σιλικόνης

Τα σιλικονούχα έλαια βασίζονται στις διαφορές ειδικού βάρους μεταξύ υδατικού υγρού και σιλικονούχου ελαίου για τον μηχανισμό αφρισμού τους, με το υψηλότερο ειδικό βάρος του υδατικού υγρού να το βυθίζει μέσα στις υαλοειδείς κοιλότητες, ενώ το χαμηλότερο ειδικό βάρος του σιλικονούχου ελαίου το κάνει να επιπλέει, δημιουργώντας αυτό που είναι γνωστό ως δυνάμεις άνωσης που το ανεβάζουν προς τα πάνω.

Τα ιατρικού βαθμού έλαια σιλικόνης μπορούν να αποτελέσουν αποτελεσματικό παράγοντα αφύγρανσης λόγω του ότι είναι ελαφρύτερα από το νερό και μεταβάλλουν την επιφανειακή τάση για να προκαλέσουν την έκρηξη των φυσαλίδων αφρού. Επιπλέον, είναι μη τοξικά και διαλύονται εύκολα σε υδατικά διαλύματα.

οι αντι-αφριστικοί παράγοντες με βάση τη σιλικόνη απαιτούν υψηλές συγκεντρώσεις σιλικόνης που μπορεί να είναι τοξικές και επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία, ενώ τα φυτικά έλαια όπως το έλαιο jojoba έχουν παρόμοιες αντι-αφριστικές ικανότητες αλλά με πολύ χαμηλότερη αποτελεσματικότητα- επιπλέον, η χαμηλή περιεκτικότητά τους σε νερό καθιστά τη διασπορά τους πιο δύσκολη από ό,τι αναμενόταν.

Ορυκτά έλαια

Τα ορυκτέλαια είναι άχρωμα, άοσμα μείγματα ανώτερων αλκανίων που προέρχονται από ορυκτές πηγές και παράγονται ως παραπροϊόντα από την επεξεργασία του αργού πετρελαίου σε προϊόντα πετρελαίου. Ιστορικά ήταν επίσης γνωστά ως λευκό ή παραφινέλαιο λόγω της ανακρίβειας της ονομασίας τους που αντανακλά ότι συχνά οι έμποροι δεν χρειάζονταν ή δεν επιθυμούσαν να γνωρίζουν ακριβώς τη σύνθεση κάθε ορυκτελαίου που πωλούνταν ή χρησιμοποιούνταν ως εμπορεύματα (το Merriam-Webster χρονολογεί την πρώτη χρήση του "mineral oil" από το 1771!).

Το ορυκτέλαιο μπορεί να διυλιστεί περαιτέρω για βιομηχανικές χρήσεις, ώστε να αφαιρεθούν πρόσθετα που θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι επιβλαβή για την ανθρώπινη κατανάλωση, παράγοντας διυλισμένο ορυκτέλαιο κατάλληλο για τρόφιμα και φαρμακευτικά προϊόντα που θα μπορούσαν να έρθουν σε επαφή με τρόφιμα, συμπεριλαμβανομένων τυχόν θεμάτων τυχαίας επαφής με τρόφιμα.

Τα ορυκτέλαια τροφίμων είναι γενικά άγευστα και άοσμα έλαια διαλυτά στο νερό που παρέχουν εξαιρετική προστασία από τη διάβρωση, καθιστώντας τα ασφαλή για άμεση επαφή με το δέρμα. Επιπλέον, συμβάλλουν στην αποφυγή της αφυδάτωσης, δρώντας ως προστατευτικός φραγμός που περιορίζει τη δια-επιδερμική απώλεια νερού.

Υδατοδιαλυτό αποδιαβρωτικό

Ο υδατοδιαλυτός αποαφριστικός παράγοντας προσφέρει εξαιρετικές ιδιότητες αφρισμού και μπορεί να παρασκευαστεί με την ανάμειξη μιας τροποποιημένης με πολυαιθέρα οργανικής ένωσης πυριτίου με κατώτερες αλκοόλες, επιφανειοδραστικά και διοξείδιο του πυριτίου. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά ορυκτέλαια, αυτός ο αποαφριστικός παράγοντας προσφέρει τα πλεονεκτήματα της προδιασποράς και απαιτεί λιγότερη ενέργεια για την ενσωμάτωση σε συστήματα επικάλυψης.

Ο παράγοντας αφρισμού λειτουργεί παραμένοντας αδιάλυτος στο μέσο αφρισμού και εμποδίζοντας τη στενή ένωση μεταξύ των μορίων στην επιφάνεια του φιλμ, εμποδίζοντας έτσι τα επιφανειοδραστικά με σταθεροποίηση του αφρού να αποκαταστήσουν την ελαστικότητα του φιλμ μέσω των φαινομένων Marangoni και αποτρέποντας έτσι τον σχηματισμό αφρού. Επιπλέον, ο αποτιτανωτής λειτουργεί ενθαρρύνοντας την αποστράγγιση του υγρού φιλμ από τις φυσαλίδες αφρού, ώστε να σκάσουν.