Cómo preparar un agente antiespumante

La formación de espuma en las películas de recubrimiento puede provocar la aparición de defectos superficiales como ojos de pez, cráteres o poros. Para evitar que esto vuelva a suceder, los formuladores utilizan aditivos antiespumantes y desespumantes; sin embargo, su selección y evaluación requieren un conocimiento profundo de su mecanismo de acción en diferentes sistemas de recubrimiento.

Un antiespumante eficaz debe ser soluble en el medio que produce la espuma, penetrar rápidamente en las láminas de espuma y extenderse con rapidez a lo largo de la interfaz gas-líquido.

Polidimetilsiloxano (PDMS)

El PDMS es un material económico y biocompatible con múltiples aplicaciones en microfluídica. Se puede unir a polímeros, vidrio y componentes metálicos para formar dispositivos integrados; se puede utilizar como membrana de bombeo electroosmótico e incluso se puede estampar con fotorresina para formar canales microfluídicos.

Para resolver esto, el PDMS se puede oxidar mediante plasma de oxígeno, lo que abre grupos hidroxilo en su superficie que reaccionan con los vapores de cloruro de sililo para formar grupos terminales con los que puedan reaccionar los agentes antiespumantes. Como resultado, los agentes antiespumantes que reaccionan con esta superficie presentan una menor formación de espuma y una mayor inhibición que los aditivos antiespumantes de silicona tradicionales; además, son no tóxicos, fáciles de dispersar y térmicamente estables en comparación con sus contrapartes de silicona.

Aceites de silicona

El mecanismo antiespumante de los aceites de silicona se basa en las diferencias de gravedad específica entre el humor acuoso y el aceite de silicona: la mayor gravedad específica del humor acuoso hace que este se hunda dentro de las cavidades vítreas, mientras que la menor gravedad específica del aceite de silicona hace que este flote, creando lo que se conoce como fuerzas de flotabilidad que lo elevan hacia arriba.

Los aceites de silicona de grado médico pueden ser agentes antiespumantes eficaces, ya que son más ligeros que el agua y alteran la tensión superficial, lo que provoca que las burbujas de espuma se revienten. Además, no son tóxicos y se disuelven fácilmente en soluciones acuosas.

Los agentes antiespumantes a base de silicona requieren altas concentraciones de siliconas que pueden ser tóxicas y perjudiciales para la salud humana, mientras que los aceites vegetales, como el de jojoba, tienen capacidades antiespumantes similares, pero con una eficiencia mucho menor; además, su bajo contenido de agua hace que la dispersión sea más difícil de lo esperado.

Aceites minerales

Los aceites minerales son mezclas incoloras e inodoras de alcanos superiores derivados de fuentes minerales, que se producen como subproductos del procesamiento del petróleo crudo para obtener productos derivados del petróleo. Históricamente también se les conocía como aceite blanco o de parafina debido a la imprecisión de su nombre, lo cual refleja que, con frecuencia, los comerciantes no necesitaban ni deseaban conocer exactamente la composición de cada aceite mineral que se vendía o se utilizaba como mercancía (¡Merriam-Webster remonta el primer uso del término “aceite mineral” al año 1771!).

El aceite mineral puede refinarse aún más para usos industriales a fin de eliminar los aditivos que podrían ser potencialmente dañinos para el consumo humano, produciendo así un lubricante mineral refinado adecuado para productos alimenticios y productos farmacéuticos que puedan entrar en contacto con alimentos, incluyendo cualquier posible problema de contacto accidental con alimentos.

Los aceites minerales de grado alimenticio son, por lo general, aceites insípidos e inodoros, solubles en agua, que brindan una excelente protección contra la corrosión, lo que los hace seguros para el contacto directo con la piel. Además, ayudan a prevenir la deshidratación al actuar como una barrera protectora que limita la pérdida de agua transepidérmica.

Antiespumante soluble en agua

Los antiespumantes solubles en agua ofrecen excelentes propiedades antiespumantes y pueden elaborarse mezclando un compuesto de silicio orgánico modificado con poliéter con alcoholes de bajo peso molecular, tensioactivos y sílice. En comparación con los aceites minerales tradicionales, este antiespumante ofrece las ventajas de la predispersión y requiere menos energía para su incorporación en los sistemas de recubrimiento.

Los agentes antiespumantes actúan al permanecer insolubles en el medio espumante e impedir que las moléculas se asocien estrechamente en la superficie de la película; de esta manera, evitan que los tensioactivos con propiedades estabilizadoras de la espuma restablezcan la elasticidad de la película mediante los efectos de Marangoni y, por lo tanto, impiden la formación de espuma. Además, los antiespumantes favorecen el drenaje de la película líquida de las burbujas de espuma para que estas revienten.