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为什么会形成泡沫?

泡沫是气体分散在液体或固体中的一种分散体系。啤酒开瓶时的泡沫、肥皂泡沫都是气体在液体中的泡沫;泡沫塑料和泡沫玻璃中的气泡则是气体在固体中的气泡,固体泡沫为轻质多孔海绵状物质或轻质多孔刚性物质。

对于气/液分散体系来说,当气泡为较厚的液膜所隔开,且为球状时,这种泡沫称为球体泡沫,就像内相是气体的乳状液。但通常情况下,作为分散相的气体的体积分数非常高,气体被网状的液体薄膜分隔开,各个被液膜包围的气泡为了保持压力平衡而变形为多面体,这种泡沫称为多面体泡沫。多面体泡沫是通常所指的气/液体系中的泡沫,可由球体泡沫经充分排液而自发生成。其为了保持力学上的稳定,总是按一定方式相交,例如三个气泡相交时互成120°时最为稳定。

泡沫是大量流动性强及密度低的气体被液体隔开的分散体系,有大的气-液界面,是热力学不稳定的体系,因此会自动破坏。泡沫发生自动破坏的原因主要有液膜的排液、膜的破裂以及气体的扩散。

仅靠一种纯液体要形成稳定的泡沫是很困难的,通常需加入第三种物质,一般是表面活性物质,才能形成泡沫,这些具有较好起泡性能的物质称为发泡剂,烷基硫酸钠和烷基苯磺酸钠都是很常用的发泡剂。有时还需要加入稳泡剂使已形成的泡沫更加稳定,月桂酰二乙醇胺即是一例。

相反,许多工业中常因为泡沫的产生而带来不便,这时就需要加入消泡剂改变体系表面的状态,破坏或抑制泡沫。它通常是表面张力低,溶解度较小的物质,如 C5~C6 的醇类或醚类、磷酸三丁酯、有机硅等。消泡剂的表面张力低于气泡液膜的表面张力,容易在气泡液膜表面顶走原来的发泡剂,而自身链短不能形成坚固的吸附膜,故产生裂口,泡内气体外泄,导致泡沫破裂,起到消泡的作用。

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