在聚氨酯涂料和胶粘剂的生产中,防沉降助剂是保证储存稳定性的关键组分,但许多工程师都遭遇过一个棘手的问题:添加防沉降助剂后,体系中的气泡明显增多,且难以消除。这不仅影响产品外观,更可能损害最终性能。今天,我们就来系统性地探讨这个问题的成因与解决方案。
要解决问题,首先要理解气泡是如何被引入并稳定的。防沉降助剂主要通过以下三种机制导致气泡问题:
1. 机械裹挟:分散过程的必然产物
大多数防沉降助剂(如有机膨润土、气相二氧化硅)在添加时都需要中高强度的剪切分散。这个搅拌过程会无可避免地将大量空气卷入粘度较高的体系中。防沉降助剂形成的三维网络结构虽然能有效悬浮填料,但也像一张“网”一样将这些卷入的空气“捕获”并稳定下来,使气泡难以自然逸出。
2. 化学释放:表面活性与反应的副产物
部分防沉降助剂,尤其是需要极性活化剂(如乙醇/水)的有机膨润土,其活化过程或本身含有的表面活性成分可能改变体系的表面张力,降低气泡合并和破裂的倾向。在某些情况下,助剂中的微量水分或活性基团还可能参与或干扰聚氨酯的固化反应,产生微量的二氧化碳等气体,形成更难以排除的微泡。
3. 结构稳定:触变网络的“囚笼”效应
这是最核心的机理。防沉降助剂的核心功能是建立触变性的三维网络。这个网络在静止时具有高粘度,恰好也为气泡提供了一个稳定的“支架”或“囚笼”,极大地阻碍了气泡的上浮和破裂。气泡被锁定在网格中,即使经过长时间静置也难以消除。
针对上述根源,我们可以从配方设计、工艺优化和助剂协同三个层面入手,构建系统的解决方案。
一、 配方设计优化
精准选型与用量:在达到防沉效果的前提下,尽可能选择对气泡影响较小的助剂,并通过实验确定最低有效添加量。例如,某些经过特殊处理的聚酰胺蜡或改性气相二氧化硅,在提供足够触变性的同时,其网络结构对气泡的“囚禁”作用相对较弱。
预分散浆料法:不要将粉末状防沉降助剂直接投入主反应体系。建议先将其与部分基料树脂或溶剂制成高浓度的预分散浆料。这样在最终添加时,只需温和搅拌即可分散均匀,能显著减少因高速剪切引入的空气量。
优化活化工艺:对于有机膨润土,严格控制极性活化剂(如95%乙醇)的添加量和方式,避免局部剧烈反应产生微泡。
二、 生产工艺控制
分步与真空分散:采用“先高速后低速”的分步分散工艺。先高速剪切确保助剂分散,随后转为低速搅拌并配合抽真空脱泡。真空度建议保持在-0.095 MPa以上,并维持足够时间(如20-30分钟),让被网络结构“捕获”的气泡在负压下膨胀、破裂并被抽出。
温度控制:适当升高体系温度(在工艺允许范围内)可以降低体系粘度,有助于气泡的上升和逸出。对于热固化体系,可在脱泡后升温固化。
静置与熟化:生产后安排足够的静置熟化时间,让已接近表面的微小气泡有最后逸出的机会。
三、 助剂协同与后处理
高效消泡剂的选择与复配:这是解决气泡问题的关键“化学手段”。必须选择与体系相容性好、破泡能力强且不影响层间附着力等性能的消泡剂。通常需要将破泡型消泡剂(如有机硅类,能快速破除大气泡)与抑泡型消泡剂(如矿物油或聚合物类,能防止新气泡产生)进行复配使用。添加时机至关重要,建议在防沉降助剂分散均匀后、抽真空前加入。
表面活性剂调整:检查配方中其他表面活性成分,避免与防沉降助剂产生不利于消泡的协同效应。
四、广州优润聚氨酯防沉降助剂

YRFC-12S 是设计用于添加粉体填料的聚氨酯系统料的高效防沉剂,其结构中含有的极性基团可在微观结构
上与无机粉体与有机原料之间形成氢键,从而增加粉料在体系中的悬浮性,起到防止粉体沉降的作用。只需加入
极少量即可分散吸附在大量粉体微粒的表面,有效降低粉体微粒之间吸附性,达到防止粉体填料聚积、板结的目
的;同时兼具降低粉体之间的摩擦力,提高流平性、减少刮痕的特性,具体如下:
⚫ 提高悬浮性,解决液体原料中粉体长期储存沉淀胶结问题。即使采用价廉大颗粒 (400 目)粉料,长期储
存不会聚固在桶底,稍加搅拌即散开。
⚫ 提高流平性,有效减少施工刮痕。显著降低粉体之间的摩擦力,提高物料流动性,大大改善施工时的流
平性,减少刮痕,提高对凹凸基底(如水泥基础)细小孔洞的湿润填充性,利于孔洞中的空气及时排出
而减少气泡。
⚫ 液体易添加。12S 为液体防沉剂,使用方便,适合聚氨酯材料的大规模工业化生产。
一个典型案例是,某高性能工业涂料在添加1.2%有机膨润土后,漆膜中出现密集针孔。解决方案是:将膨润土制成50%的预分散浆料;分散后加入复配消泡剂(有机硅与聚合物型);然后在-0.098 MPa真空下低速搅拌25分钟。最终漆膜针孔完全消除,且防沉效果达标。
总结而言,防沉降助剂引入的气泡问题是一个典型的“副作用”挑战。我们不能因噎废食,而应通过理解其稳定气泡的物理化学机理,在配方设计、生产工艺和助剂协同三个维度上进行精细化的系统调控。通过预分散、真空脱泡与高效消泡剂的联合使用,完全能够在保证优异防沉降性能的同时,获得完美无瑕的漆膜外观与稳定的产品性能。