Hur man tillverkar skumdämpningsmedel

Skumbildning i beläggningsfilmer kan orsaka ytdefekter som fiskögon, kratrar eller pinholes. För att förhindra att det händer igen använder formulerare skumdämpande tillsatser - men för att välja och utvärdera dem krävs ingående kunskaper om deras verkningsmekanism i olika beläggningssystem.

Ett effektivt skumdämpningsmedel måste vara lösligt i det skummande mediet, snabbt tränga in i skumlamellerna och snabbt sprida sig längs gas-vätskegränssnittet.

Polydimetylsiloxan (PDMS)

PDMS är ett ekonomiskt, biokompatibelt material med många användningsområden inom mikrofluidik. Det kan fästas på polymerer, glas- och metallkomponenter för att bilda inbäddade enheter, användas som ett elektroosmotiskt pumpmembran och till och med mönstras med fotoresist för att bilda mikrofluidiska kanaler.

För att åtgärda detta kan PDMS oxideras med hjälp av syreplasma, vilket öppnar upp hydroxylgrupper på ytan som reagerar med silylkloridångor för att bilda terminalgrupper som skumdämpande medel kan reagera med. Som ett resultat uppvisar skumdämpande medel som reagerar med denna yta minskad skumning och hämning än traditionella skumdämpande tillsatser av silikon, plus att de är giftfria, lätta att dispergera och termiskt stabila jämfört med sina motsvarigheter av silikon.

Silikonoljor

Silikonoljor förlitar sig på skillnader i specifik vikt mellan vattenhaltig humor och silikonolja för sin skumdämpande mekanism, där högre specifik vikt hos vattenhaltig humor får den att sjunka inuti glasögonhålor medan lägre specifik vikt hos silikonolja får den att flyta, vilket skapar vad som kallas flytkrafter som lyfter den uppåt.

Silikonoljor av medicinsk kvalitet kan vara effektiva skumdämpare eftersom de är lättare än vatten och förändrar ytspänningen så att skumbubblor spricker. De är dessutom giftfria och lätta att lösa upp i vattenlösningar.

silikonbaserade skumdämpande medel kräver höga koncentrationer av silikoner som kan vara giftiga och skadliga för människors hälsa, medan vegetabiliska oljor som jojobaolja har liknande skumdämpande egenskaper men med mycket lägre effektivitet; dessutom gör deras låga vatteninnehåll dispersionen mer utmanande än väntat.

Mineraloljor

Mineraloljor är färglösa, luktfria blandningar av högre alkaner som härrör från mineralkällor och som produceras som biprodukter från bearbetning av råolja till petroleumprodukter. Historiskt sett har de även kallats vitolja eller paraffinolja på grund av namnets oprecishet, eftersom handlarna ofta inte behövde eller ville veta exakt vad som ingick i varje mineralolja som såldes eller användes som handelsvara (Merriam-Webster daterar den första användningen av "mineralolja" till 1771!)

Mineralolja kan raffineras ytterligare för industriellt bruk för att avlägsna tillsatser som potentiellt kan vara skadliga för mänsklig konsumtion, vilket ger ett raffinerat mineralsmörjmedel som är lämpligt för livsmedelsprodukter och farmaceutiska produkter som kan komma i kontakt med livsmedel, inklusive eventuella oavsiktliga problem med kontakt med livsmedel.

Mineraloljor av livsmedelskvalitet är i allmänhet smaklösa och luktfria oljor som är lösliga i vatten och som ger ett utmärkt korrosionsskydd, vilket gör dem säkra att ha i direkt kontakt med huden. Dessutom hjälper de till att hålla uttorkning i schack genom att fungera som en skyddande barriär som begränsar den transepidermala vattenförlusten.

Vattenlöslig skumdämpare

Vattenlösliga skumdämpare har utmärkta skumdämpande egenskaper och kan framställas genom att blanda en polyetermodifierad organisk kiselförening med lägre alkoholer, ytaktiva ämnen och kiseldioxid. Jämfört med traditionella mineraloljor erbjuder denna skumdämpare fördelarna med predispersion och kräver mindre energi för att införlivas i beläggningssystem.

Avskumningsmedel verkar genom att förbli olösliga i det skummande mediet och förhindra nära association mellan molekyler på filmens yta, vilket förhindrar ytaktiva ämnen med skumstabilisering från att återställa filmens elasticitet via Marangoni-effekter och därmed förhindra skumbildning. Dessutom verkar skumdämpare genom att uppmuntra dränering av flytande film från skumbubblor så att de spricker.