Jak zrobić środek odpieniający

Tworzenie się piany w powłokach może powodować powstawanie defektów powierzchniowych, takich jak wgłębienia, kratery lub otwory. Aby zapobiec ponownemu powstawaniu piany, formulatorzy stosują dodatki przeciwpieniące i odpieniające - jednak ich wybór i ocena wymagają dogłębnej wiedzy na temat ich mechanizmu działania w różnych systemach powłokowych.

Skuteczny środek odpieniający musi być rozpuszczalny w pieniącym się medium, szybko przenikać do lameli piany i szybko rozprzestrzeniać się wzdłuż granicy faz gaz-ciecz.

Polidimetylosiloksan (PDMS)

PDMS to ekonomiczny, biokompatybilny materiał o wielu zastosowaniach w mikroprzepływach. Może być mocowany do polimerów, szkła i elementów metalowych w celu tworzenia urządzeń wbudowanych; stosowany jako membrana do pompowania elektroosmotycznego, a nawet wzorowany za pomocą fotorezystu w celu utworzenia kanałów mikroprzepływowych.

Aby temu zaradzić, PDMS można utlenić za pomocą plazmy tlenowej, otwierając grupy hydroksylowe na jego powierzchni, które reagują z oparami chlorku sililu, tworząc grupy końcowe, z którymi mogą reagować środki odpieniające. W rezultacie środki odpieniające reagujące z tą powierzchnią wykazują mniejsze pienienie i hamowanie niż tradycyjne silikonowe dodatki odpieniające, a ponadto są nietoksyczne, łatwe do zdyspergowania i stabilne termicznie w porównaniu z ich silikonowymi odpowiednikami.

Oleje silikonowe

Oleje silikonowe opierają swój mechanizm odpieniania na różnicach w ciężarze właściwym między cieczą wodnistą a olejem silikonowym, przy czym wyższy ciężar właściwy cieczy wodnistej powoduje, że tonie ona w jamach ciała szklistego, podczas gdy niższy ciężar właściwy oleju silikonowego powoduje, że unosi się on na powierzchni, tworząc tak zwane siły wyporu, które unoszą go do góry.

Oleje silikonowe klasy medycznej mogą być skutecznym środkiem odpieniającym, ponieważ są lżejsze od wody i zmieniają napięcie powierzchniowe, powodując pękanie pęcherzyków piany. Ponadto są nietoksyczne i łatwo rozpuszczają się w roztworach wodnych.

Środki przeciwpieniące na bazie silikonu wymagają wysokich stężeń silikonów, które mogą być toksyczne i szkodliwe dla zdrowia ludzkiego, podczas gdy oleje roślinne, takie jak olej jojoba, mają podobne właściwości przeciwpieniące, ale o znacznie niższej skuteczności; ponadto ich niska zawartość wody sprawia, że dyspersja jest trudniejsza niż oczekiwano.

Oleje mineralne

Oleje mineralne to bezbarwne, bezwonne mieszaniny wyższych alkanów pochodzących ze źródeł mineralnych, które są wytwarzane jako produkty uboczne przetwarzania ropy naftowej w produkty ropopochodne. Historycznie były one również znane jako olej biały lub parafinowy ze względu na nieprecyzyjność ich nazwy odzwierciedlającą fakt, że często kupcy nie musieli lub nie chcieli dokładnie znać składu każdego oleju mineralnego, który był sprzedawany lub używany jako towary handlowe (Merriam-Webster datuje pierwsze użycie "oleju mineralnego" na 1771 rok!).

Olej mineralny może być dalej rafinowany do zastosowań przemysłowych w celu usunięcia dodatków, które mogą być potencjalnie szkodliwe dla spożycia przez ludzi, tworząc rafinowany mineralny środek smarny odpowiedni do produktów spożywczych i farmaceutycznych, które mogą mieć kontakt z żywnością, w tym z wszelkimi potencjalnymi przypadkowymi kontaktami z żywnością.

Oleje mineralne klasy spożywczej to zazwyczaj bezsmakowe i bezwonne oleje rozpuszczalne w wodzie, które zapewniają doskonałą ochronę przed korozją, dzięki czemu są bezpieczne w bezpośrednim kontakcie ze skórą. Co więcej, pomagają utrzymać odwodnienie na dystans, działając jako bariera ochronna, która ogranicza przeznaskórkową utratę wody.

Odpieniacz rozpuszczalny w wodzie

Rozpuszczalny w wodzie środek odpieniający oferuje doskonałe właściwości odpieniające i może być wytwarzany przez zmieszanie organicznego związku krzemu modyfikowanego polieterem z niższymi alkoholami, środkami powierzchniowo czynnymi i krzemionką. W porównaniu z tradycyjnymi olejami mineralnymi, ten środek odpieniający oferuje zalety dyspersji wstępnej i wymaga mniej energii do włączenia do systemów powłokowych.

Środek przeciwpieniący działa poprzez pozostawanie nierozpuszczalnym w pieniącym się medium i zapobieganie ścisłemu powiązaniu między cząsteczkami na powierzchni filmu, zapobiegając w ten sposób środkom powierzchniowo czynnym stabilizującym pianę przed przywróceniem elastyczności filmu poprzez efekt Marangoniego, a tym samym zapobiegając tworzeniu się piany. Ponadto, środek odpieniający działa poprzez zachęcanie do odprowadzania ciekłego filmu z pęcherzyków piany, tak aby pękały.