공기는 물에 녹지 않기 때문에 액체에 들어가면 외부의 힘에 의해 액체에 의해 수많은 기포로 분열되어 불균일계를 형성합니다. 공기가 액체에 들어가 거품을 형성하면 기체와 액체의 접촉 면적이 증가하고, 이에 따라 계의 자유 에너지도 증가합니다.
가장 낮은 지점은 일반적으로 임계 미셀 농도(CMC)라고 하는 지점에 해당합니다. 따라서 계면활성제 농도가 CMC에 도달하면 계 내에 충분한 수의 계면활성제 분자가 존재하여 액체 표면에 조밀하게 정렬되어 빈틈 없는 단분자 필름층을 형성합니다. 이는 계면활성제의 표면 장력을 최소화합니다. 표면 장력이 감소하면 계 내에서 거품 생성에 필요한 자유 에너지도 감소하여 거품 형성이 훨씬 더 용이해집니다.
실제 생산 및 적용 시, 제조된 에멀젼의 보관 중 안정성을 보장하기 위해 계면활성제 농도를 임계 미셀 농도 이상으로 조절하는 경우가 많습니다. 이는 에멀젼의 안정성을 향상시키지만, 몇 가지 단점도 있습니다. 과도한 계면활성제는 시스템의 표면 장력을 감소시킬 뿐만 아니라 에멀젼으로 유입되는 공기를 감싸 비교적 단단한 액체 필름을 형성하고, 액체 표면에는 이중층 분자 필름을 형성합니다. 이는 거품 붕괴를 상당히 방해합니다.
거품은 여러 개의 기포가 모여 형성된 것이지만, 기포는 기체가 액체에 분산될 때 형성됩니다. 기체는 분산상이고 액체는 연속상입니다. 기포 내부의 기체는 한 기포에서 다른 기포로 이동하거나 주변 대기로 빠져나가면서 기포가 합쳐졌다가 사라지기도 합니다.
순수한 물이나 계면활성제만으로는 비교적 균일한 조성으로 인해 생성된 거품막이 탄성을 잃어 불안정하고 스스로 제거되기 쉽습니다. 열역학 이론에 따르면 순수 액체에서 생성된 거품은 일시적이며 막의 배수로 인해 소멸됩니다.
앞서 언급했듯이, 수성 코팅에는 분산매(물) 외에도 고분자 유화를 위한 유화제, 분산제, 습윤제, 증점제, 기타 계면활성제 기반 코팅 첨가제가 있습니다. 이러한 물질들이 동일한 시스템에 공존하기 때문에 거품이 형성될 가능성이 매우 높으며, 이러한 계면활성제 유사 성분들은 생성된 거품을 더욱 안정화시킵니다.
이온성 계면활성제를 유화제로 사용하면 기포막이 전하를 띠게 됩니다. 전하 간의 강한 반발력으로 인해 기포는 뭉침 현상을 방지하고, 작은 기포가 큰 기포로 합쳐졌다가 다시 뭉쳐지는 현상을 억제합니다. 결과적으로 거품의 탈락을 억제하고 거품을 안정화합니다.
게시 시간: 2025년 11월 6일