消泡劑泡沫的研究可以追溯到柏拉圖時(shí)代,但幾百年來,人們對(duì)泡沫的定義一直沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。美國(guó)膠體化學(xué)家L·I·Osipow和道康寧公司的R·F·Smith從泡沫的密度方面對(duì)泡沫進(jìn)行了定義;日本的伊藤光一從泡沫結(jié)構(gòu)的角度對(duì)泡沫進(jìn)行了定義,但是卻忽略了氣泡間的相互聯(lián)系;我國(guó)表面物理學(xué)家趙國(guó)璽教授對(duì)泡沫的定義為:泡沫是氣體分散于液體中的分散體系,氣體是分散相(不連續(xù)相),液體是分散介質(zhì)(連續(xù)相),液體中的氣泡上升至液面,形成少量液體構(gòu)成的以液膜隔開氣體的氣泡聚集物。國(guó)內(nèi)外學(xué)者一致認(rèn)為,泡沫本身是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。當(dāng)氣體進(jìn)入含有表面活性劑的溶液時(shí),它會(huì)形成一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的泡沫系統(tǒng)。
消泡劑泡沫的衰減機(jī)理
由于氣泡膜兩側(cè)的壓差不同,氣泡中的氣體會(huì)在重力和壓差的情況下不斷擴(kuò)散和滲透。因此,泡沫本身的不穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在動(dòng)力學(xué)上。
其衰減機(jī)制主要包括氣體通過液體膜的擴(kuò)散和液體膜的排出。這兩種性質(zhì)是泡沫本身的固有特性,與表面活性劑的存在無關(guān)。然而,這兩種衰減機(jī)制僅在泡沫系統(tǒng)形成的初始階段起著明顯的作用。隨著泡沫系統(tǒng)的衰減,這兩種作用逐漸減弱。
消泡劑泡沫的穩(wěn)定因素
泡沫的直接原因是表面活性劑的存在,降低了溶液的表面張力。在泡沫衰減機(jī)泡沫衰減機(jī)制的共同作用下,不同的泡沫系統(tǒng)表現(xiàn)出不同的穩(wěn)定性,主要與以下因素有關(guān):泡沫溶液的表面張力、表面粘度、表面張力的自我修復(fù)(即Gibbs表面彈性和Marangoni效應(yīng))、液膜表面的雙電層排斥和熵排斥、表面活性劑的疏水端結(jié)構(gòu)和空間位阻效應(yīng)不是獨(dú)立存在的,一個(gè)因素的變化會(huì)改變其他一些因素。影響泡沫穩(wěn)定性的z重要因素是液體膜的彈性和排出速率。從這個(gè)角度來看,泡沫穩(wěn)定性的主要因素在不同的泡沫系統(tǒng)中是不同的,有時(shí)會(huì)同時(shí)存在幾個(gè)影響因素。
除以上這些因素外還有些因素也會(huì)影響到泡沫的穩(wěn)定性,如泡沫的大小、溶質(zhì)與溶劑的配合、溫度、pH值、溶劑的蒸發(fā)速率、泡沫的受沖擊程度以及表面活性劑的吸附速率等。