Kuidas teha vahutamisvahendit

Vahu moodustumine kattekihis võib põhjustada pinnadefekte, nagu kalasilmad, kraatrid või nõelaaugud. Selle ärahoidmiseks kasutavad formuleerijad vahutamisvastaseid ja vahutamisvastaseid lisandeid, kuid nende valik ja hindamine nõuab põhjalikke teadmisi nende toimemehhanismidest erinevates katetesüsteemides.

Efektiivne vahutamisvahendaja peab olema vahutavas keskkonnas lahustuv, tungima kiiresti vahulamellidesse ja levima kiiresti piki gaasi ja vedeliku piirpinda.

Polüdimetüülsiloksaan (PDMS)

PDMS on ökonoomne, bioloogiliselt kokkusobiv materjal, mida kasutatakse mikrofluidikas mitmel otstarbel. Seda saab kinnitada polümeeride, klaasi ja metallkomponentide külge, et moodustada sisseehitatud seadmeid; seda saab kasutada elektroosmootilise pumpamise membraanina ja isegi mustritena, kasutades fotoresisti, et moodustada mikrofluidikakanaleid.

Selle probleemi lahendamiseks saab PDMS-i oksüdeerida hapnikuplasma abil, avades selle pinnal hüdroksüülrühmad, mis reageerivad silüülkloriidiaurudega, moodustades lõpprühmi, millega vahutamisvahendid reageerivad. Selle tulemusena on selle pinnaga reageerinud vahutamisvahendid vähem vahutamist ja inhibeerimist kui traditsioonilised silikoonist vahutamislisandid, lisaks on nad mittemürgised, kergesti dispergeeritavad ja termiliselt stabiilsed võrreldes oma silikoonist vastastega.

Silikoonõlid

Silikoonõlide vahutamismehhanism tugineb vesivedeliku ja silikoonõli vahelistele erisuse erinevustele, kusjuures vesivedeliku suurem erisuse tõttu vajub see klaasiõõnsustes, samas kui silikoonõli väiksem erisus põhjustab selle hõljumist, tekitades nn ujuvust, mis tõstab seda ülespoole.

Meditsiinilised silikoonõlid võivad olla tõhusad vahutamisvahendid, kuna nad on veest kergemad ja muudavad pindpinevust, mis põhjustab vahumullide lõhkemist. Lisaks on nad mittetoksilised ja kergesti lahustuvad vesilahustes.

Silikoonipõhised vahutamisvastased ained nõuavad silikoonide suurt kontsentratsiooni, mis võib olla mürgine ja kahjulik inimese tervisele, samas kui taimsetel õlidel, nagu jojobaõli, on sarnane vahutamisvastane võime, kuid palju väiksema tõhususega; lisaks muudab nende madal veesisaldus dispergeerimise oodatust keerulisemaks.

Mineraalõlid

Mineraalõlid on mineraalsetest allikatest saadud värvitu ja lõhnatu kõrgema astme alkaanide segu, mida toodetakse toornafta töötlemisel naftatoodeteks kõrvalsaadusena. Ajalooliselt tunti neid ka valge või parafiinõli nime ebatäpsuse tõttu, mis peegeldab, et sageli ei olnud kaupmeestel vaja või soovinud täpselt teada iga mineraalõli koostist, mida müüdi või kasutati kaubana (Merriam-Webster dateerib sõna "mineral oil" esimest kasutamist 1771. aastasse!).

Mineraalõli saab tööstuslikuks kasutamiseks edasi rafineerida, et eemaldada lisandid, mis võivad olla inimtoidule kahjulikud, ja toota rafineeritud mineraalset määrdeainet, mis sobib toiduainete ja farmaatsiatoodete jaoks, mis võivad toiduga kokku puutuda, sealhulgas võimalike juhusliku toiduga kokkupuute korral.

Toiduainekvaliteediga mineraalõlid on üldiselt maitseta ja lõhnatu vees lahustuvad õlid, mis pakuvad suurepärast korrosioonikaitset, mistõttu on nende otsene kokkupuude nahaga ohutu. Lisaks sellele aitavad nad hoida kuivamist eemal, toimides kaitsva barjäärina, mis piirab trans-epidermaalset veekaotust.

Vees lahustuv vahendi

Vees lahustuv vahutamisvahend pakub suurepäraseid vahutamisomadusi ja seda saab valmistada, segades polüeetriga modifitseeritud orgaanilist räniühendit madalamate alkoholide, pindaktiivsete ainete ja ränidioksiidiga. Võrreldes traditsiooniliste mineraalõlidega pakub see vahutamisvahendaja eeliseid eelisdispersiooni ja nõuab vähem energiat pinnakattesüsteemidesse lisamiseks.

Vahuärastusained toimivad, jäädes lahustumatuks vahutavasse keskkonda ja takistades molekulide tihedat seost kile pinnal, takistades seeläbi vahu stabiliseerivate pindaktiivsete ainete taastamist kile elastsuse taastamisel Marangoni efekti kaudu ja seega vahu moodustumise vältimist. Lisaks sellele toimivad vahutamisvahendid, soodustades vedeliku kilest vahumullide äravoolu, nii et need lõhkevad.