起泡及消泡作用

9.4.4　起泡及消泡作用

泡沫是气体分散在液体中的分散体系，它和乳浊液相似，是热力学不稳定体系。在水中通入空气就可以形成泡沫，但这种泡沫不稳定，要使之稳定，应满足下面几个条件：

(1)低的界面张力和坚固的保护膜

低的界面能及牢固的界面保护膜是泡沫稳定的重要前提，好的起泡剂一般是长链分子，因为链越长，在界面上的吸附量越大，且形成的膜厚度大，机械强度高。蛋白质除一般的分子间作用力外，在＞C=0与＞NH基间还有氢键存在，所生成的薄膜较坚固，泡沫就很稳定。

(2)适当的表面粘度

气泡液膜受到重力和曲面压力(曲面附加压力)的双重作用，这些作用都促使气泡间的液体流失，泡壁逐步变薄，导致气泡破裂。若液体有较大粘度，就不易流失，不过粘度过大会使气泡难以形成，所以要求液体的粘度较小，而膜的粘度(表面粘度)较大。

(3)膜的带电性

形成的膜如带有电荷，则能阻止气泡的相互碰撞，增强泡沫的稳定性，因此泡沫的稳定性也可用电动电位值来衡量。

从上述条件可知，起泡能力强的起泡剂具有下列结构因素：①疏水基宜长而且是直链(C₁₄～C₁₆)的表面活性剂，因为这样的疏水基分子间作用力较大，又能相对缓慢地扩散到表面，促使膜厚并有弹性。②增加表面活性剂分子中与水相互作用的官能团。如某些疏水基和亲水基间的醚键，它们不会明显改变疏水端的密集程度，但能降低表面活性剂向表面迁移的速度，同时也可使含有水合分子的表面膜的稳定性得到提高。如C₁₂H₂₅(OCH₂CH₂)₃OSO₃NH₄为常用的起泡剂。

在实际工作中泡沫的形成有时会带来许多困难和麻烦，如各种感光液在涂布时若有气泡，就会造成感光层的不平整，影响感光质量。因此消除泡沫也是一个重要问题，常见的消泡方法有下面几种：①机械法：如机械搅拌击破泡沫，或改变温度、压力，使气泡受到一定张力而破裂。②化学法：加入少量碳链不长的醇或醚(如C₅～C₈)，因其表面活性大，能顶走原来的起泡剂。又因其本身链短，不能形成坚固的膜，使泡沫破裂。

表面活性物质之所以具有消泡能力，是因为它们的分子易于附着在泡沫的局部表面上，使泡沫局部的表面张力降低，泡膜因表面张力不均而破裂。常用的消泡剂有天然油脂类、聚醚类、磷酸酯类、醇类，及有机硅油等。很显然优良的润湿剂常用作消泡剂，因为优良的润湿剂能在界面上迅速扩展并降低表面张力，破坏膜的力学平衡而起到消泡的作用。