简述了聚醚改性硅油消泡剂的发展背景、分子结构及消破机理，简述了聚醚改性硅油消泡剂的结构特点，探讨了消泡剂存在的主要问题，提出了今后的研究方向。
泡泡在人们的生活和生产中无处不在，过多的泡沫会给生产、加工带来诸多不便，甚至影响产品的质量。当前，消泡剂主要应用于混凝土外加剂，外加剂是混凝土的重要组成部分。因为聚羧酸母液本身含有大量的气体，使得混凝土出现气泡现象。如果将消泡剂与聚羧酸减水剂复合使用，可以有效地消除大量的泡沫，有效地减轻泡沫对混凝土的不利影响，提高生产效率，是人们十分关心的问题。
1、发展背景消泡剂
消泡药剂的发展过程，主要分为四个阶段。
主要由各种有机物质组成，如：脂肪酸、矿物油、脂肪酰胺、低级醇等。它大多是天然的，对环境污染小，而且价格便宜。因其消泡性较差，对大量泡沫的情况无法满足生产的要求。
另一种是 CnH (2 n+1) O (EO) a (PO) bH，聚氧乙烯基链段(EO)为亲水基；聚醚(2 n+1) O (EH) a (PO)。该消泡剂抑泡性能好，无毒、无刺激性，分散度好。调整聚醚相对分子质量及聚醚链中 EO、 PO的比例，以满足实际生产需要。聚醚型消泡剂主要有直链聚醚、醚胺、脂肪醇聚醚、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、聚醚等。
三种类型为有机硅消泡剂，其消泡剂的消泡性优于前两者。一般情况下，大分子量硅油在表面活性剂溶液中不溶，而对于小分子硅油则易被表面活性剂分子增溶，从而改变了其组成，使其消泡性降低。该消泡剂不溶于水，不溶于水，不溶于矿物油中，具有较强的抑泡性，同时对其破泡效果也有很大提高。因为Si-O键和Si-C键相对稳定，所以可以在少量酸、碱、盐的体系中使用。工业界经常使用的有机硅消泡剂，大部分都是在硅油中加入助剂制成的硅油二次加工产品，这些产品均属液体混合物。混合料在外观和流动性方面主要分为硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固体型。
四种消泡剂为聚醚改性硅油消泡剂，以以往消泡剂为基础，力求融合聚醚、有机硅等多种优点，在硅油链段中引入聚醚链段，使其具有更强的消泡抑泡性能。聚醚改性硅油是一种新型的特种有机硅表面活性剂，它是用含有双键的聚醚与低含氢硅油经加成反应而制成的一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂，它既保留了硅油的耐高低温性、耐候性、脱模性、憎水性和生理惰性等性能，又具有聚醚无刺激性、高表面活性及易分散的特性，聚硅氧烷链段亲油、聚醚链段亲水，形成聚醚改性硅油既能溶于水，又具有良好的分散性能。结果表明，聚醚改性硅油在水体系中具有持久的消泡作用。因为聚醚改性硅油具有良好的耐热、耐剪切、耐酸碱性，而且无毒无味，贮存稳定性好等特点，在硅油消泡剂难以解决的情况下得到了广泛的应用。
2、消泡剂的消泡机理
2.1产生泡沫
气泡是在机械力作用下产生的，使不溶性气体进入液体，与液体隔离，形成大量气-液界面的结果。由于气相的密度大于液相的密度<固相的密度，因此存在气相在浮力作用下向液面运动的现象，从而形成了两相泡沫或三相泡沫。起泡液几乎全部为溶液，纯液体一般没有泡沫。当液体搅动时，液体表面会产生一层比较稳定的液膜，当气体不能一直向外逸出时，所产生的气泡就会形成泡沫，形成泡沫。泡沫塑料稳定化对液相的粘度、表面弹性、表面流变性有很大影响，通常很难获得稳定和持久的泡沫。
2.2消泡剂的消泡机理
消泡剂的加入可以防止混凝土搅拌体产生气泡或使原始气泡减小。所用消泡剂为表面活性剂，可降低液相表面张力，当润湿角减小到一定程度时，气泡就会脱离固体表面的吸附而逸出或破碎，因此加入消泡剂可以在一定程度上消除混凝土中的气泡，有效地防止或消除混凝土产生表面的蜂窝、麻面，使混凝土表面具有较高的光洁度和光泽度，改善表面性能等。
消泡的含义主要有两个方面，一是“破泡”，即消除已经产生的泡沫；二是“抑泡”，即阻止泡沫的再生。优良的消泡剂往往同时具有优良的消泡抑泡性能。
尽管消泡剂的使用由来已久，但是对于不同体系的消泡剂要求不同，且其化学结构、性质不同，其作用机理至今仍未定论。广泛接受的消泡剂机理，主要有以下三种：
(1)消泡剂被加入泡沫体系，消泡剂分子就会接近泡沫。
第一，消泡剂附着在泡沫液膜上，开始侵入，逐渐向泡膜延伸，使泡膜局部厚度急剧减小，最终导致气泡合并或破裂。
(2)疏水固体颗粒的消泡机制起泡液中加入疏水固体微粒后，疏水颗粒会立即吸附起泡液中表面活性剂的亲水端，使疏水颗粒的最外层变为表面活性剂的亲水端，使疏水颗粒的最外层变为表面活性剂的表面活性剂。此机理无法解释其它消泡剂的作用机理，且过于片面。
(3)聚醚改性硅油的消泡机理最完整地解释了聚醚改性硅油消泡机理，其中最完整的机理有：“桥连-拉伸”机理、“桥连-排湿”机理。
桥接-拉拔机理：消泡剂的表面张力远低于液膜的表面张力，能够在液膜表面持续铺展、深入，使泡沫局部的液膜继续变薄，最终形成油在水中的桥连，油相、水相的表面张力差得很大，从而导致泡沫破裂。
桥接-排湿机制：在起泡液中加入一个固体疏水颗粒消泡剂，消泡剂在泡沫系统中迅速分布，疏水粒子固定在泡沫液膜表面，当固体颗粒与液膜之间有足够的疏水角时，固体颗粒与周围液膜有一个相反的接触面，成为周围液膜的桥连，最终可以穿破泡沫液膜。
在硅油独特的低表面张力的基础上，其铺展机理提出，消泡剂液滴可以产生不同程度的形变，但其机理很难说明硅油与纯硅油的区别；“桥连—排湿”机理是基于硅油的亲油性，说明低粘度聚醚改性硅油的作用原理。
结果表明，聚醚改性硅油消泡剂具有三大特点：第一，基本不溶于起泡液(溶解性多半有助泡作用)；第二，表面张力低于起泡液；最后，在起泡液中迅速分散。只有溶解性小、分散性大的物质，才能成为具有较好的破泡抑泡能力的消泡剂，使其分散程度最大化，达到抗泡、破泡的双重效果。
Ross曾明确指出：没有一种消泡机制能够覆盖所有的消泡现象，消泡剂种类繁多且错综复杂，可对应多种消泡机制。
3、聚醚改性硅油消泡剂的结构特点
聚醚改性硅油 PESO是目前生产和应用最为广泛的一类硅油，它通过线型的二甲基硅油主链或侧链与聚醚链连接而成，是目前生产和应用最广泛的一类硅油。这类硅油的分子结构中的聚醚链中的氧原子，与水作用可以形成氢键，因此在水溶液中溶解；聚硅氧烷链段既不亲水也不亲油，其主链上的烃基也不亲水。这样，聚醚链和聚硅氧烷链段通过硅氢加成反应形成化学键连在一起，形成一种性能独特的非离子型表面活性剂。在加成反应过程中，由于聚醚种类较多，在加成反应过程中引入了一系列不同的聚醚改性硅油，其性能和性能各异，能够满足多样化的市场需求。
PESO消泡剂的主要结构有： AB型、 ABA型或 BAB型、 AB型、侧链型和支链型， A、 B分 n别表示聚硅氧烷链段和聚醚链段。其中Si-O-C为硅油和聚醚缩合而成，为水解型，文献研究[19]表明即使水解，其消泡性仍然十分明显。它的典型分子结构如下(式中 R= H、烷基、酰氧基等)：
①支链结构：
②侧链Si-O和Si-O-C型结构：
③ ABA类型结构：
④ AB型结构：
PESO消泡剂具有聚醚水溶性和硅氧烷低表面张力特性。其在聚醚链上具有亲水性基团的 EO，疏水性基团 PO，适当调节这两种比例，就会有很强的低表面张力，形成很强的消泡力，会增大混凝土表面吸水率、表层碳化深度，从而整体改善混凝土的表层性能。
4、 PESO消泡剂存在问题
国内自上世纪70年代以来，开始从事聚醚改性硅油的开发应用，克难攻坚，但消泡剂行业起步较晚，国产消泡剂的更新换代还不能跟上工业发展的步伐。由于Si-C型聚醚改性硅油的研究与国外的Si-C型聚醚改性硅油相比，国内对其的研究相对较少，主要依赖进口这一渠道，国内的研究相对较少，基本没有新产品和新工艺出现，一方面是因为能够生产特种聚醚和特种含氢硅油的厂家较少，产品原料的选择有限；另一方面是由于采用聚醚改性硅油工艺合成还是采用传统的合成工艺，产品的转化率较低，产物中交联较多，产品质量较差，产品原料的选择有限。
按原工艺制备聚醚改性硅油，加成反应中催化剂氯铂酸成本较高，反应条件苛刻。当反应中催化剂用量少时，很难控制副反应，产品外观颜色会加深，并需延长反应时间；反应中的溶剂(甲苯与异丙醇)对环境和人体有很大的危害性，如果溶剂残留量会使产物表面张力升高，而且为了去除反应剩余的溶剂，需要额外的处理过程，设备复杂。
现在市场上的消泡剂品种繁多，多数消泡剂的消泡效果尚可，抑泡效果不强，使顾客花钱买单，却无法达到期望的消泡效果，甚至不敢放心地使用消泡剂，或者干脆放弃。正常情况下，大量掺入混凝土的外加剂有一定的引气作用，所引入的气泡对混凝土的强度有一定的负面影响，好的消泡剂掺入混凝土中抑制或消除混凝土中的有害气泡，可以提高混凝土密实度，从而提高混凝土的强度，因此研制具有优良性能的消泡剂无疑是十分重要和迫切的。
5、聚醚改性硅油消泡剂发展趋势
由于 PESO消泡剂不断开发，出现了许多新的活性消泡组分，这使得对复合消泡剂的反应机理和各组分协同效应的研究更加深入。因而组分单一、经济效益差的消泡剂将逐渐被多功能高效的复合消泡剂所取代，将成为未来消泡剂市场的发展趋势。
通过引入-NH2 (氨基)、 Cn (H2O) m (糖)和C6H5COC6H5 (二苯甲酮)和- COOH (羧基)等新的基团，可使 PESO具有更强的反应性和多功能性。在全球范围内清洁生产的呼声日益高涨，开发高效、环保、多用途
泡泡在人们的生活和生产中无处不在，过多的泡沫会给生产、加工带来诸多不便，甚至影响产品的质量。当前，消泡剂主要应用于混凝土外加剂，外加剂是混凝土的重要组成部分。因为聚羧酸母液本身含有大量的气体，使得混凝土出现气泡现象。如果将消泡剂与聚羧酸减水剂复合使用，可以有效地消除大量的泡沫，有效地减轻泡沫对混凝土的不利影响，提高生产效率，是人们十分关心的问题。
1、发展背景消泡剂
消泡药剂的发展过程，主要分为四个阶段。
主要由各种有机物质组成，如：脂肪酸、矿物油、脂肪酰胺、低级醇等。它大多是天然的，对环境污染小，而且价格便宜。因其消泡性较差，对大量泡沫的情况无法满足生产的要求。
另一种是 CnH (2 n+1) O (EO) a (PO) bH，聚氧乙烯基链段(EO)为亲水基；聚醚(2 n+1) O (EH) a (PO)。该消泡剂抑泡性能好，无毒、无刺激性，分散度好。调整聚醚相对分子质量及聚醚链中 EO、 PO的比例，以满足实际生产需要。聚醚型消泡剂主要有直链聚醚、醚胺、脂肪醇聚醚、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、聚醚等。
三种类型为有机硅消泡剂，其消泡剂的消泡性优于前两者。一般情况下，大分子量硅油在表面活性剂溶液中不溶，而对于小分子硅油则易被表面活性剂分子增溶，从而改变了其组成，使其消泡性降低。该消泡剂不溶于水，不溶于水，不溶于矿物油中，具有较强的抑泡性，同时对其破泡效果也有很大提高。因为Si-O键和Si-C键相对稳定，所以可以在少量酸、碱、盐的体系中使用。工业界经常使用的有机硅消泡剂，大部分都是在硅油中加入助剂制成的硅油二次加工产品，这些产品均属液体混合物。混合料在外观和流动性方面主要分为硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固体型。
四种消泡剂为聚醚改性硅油消泡剂，以以往消泡剂为基础，力求融合聚醚、有机硅等多种优点，在硅油链段中引入聚醚链段，使其具有更强的消泡抑泡性能。聚醚改性硅油是一种新型的特种有机硅表面活性剂，它是用含有双键的聚醚与低含氢硅油经加成反应而制成的一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂，它既保留了硅油的耐高低温性、耐候性、脱模性、憎水性和生理惰性等性能，又具有聚醚无刺激性、高表面活性及易分散的特性，聚硅氧烷链段亲油、聚醚链段亲水，形成聚醚改性硅油既能溶于水，又具有良好的分散性能。结果表明，聚醚改性硅油在水体系中具有持久的消泡作用。因为聚醚改性硅油具有良好的耐热、耐剪切、耐酸碱性，而且无毒无味，贮存稳定性好等特点，在硅油消泡剂难以解决的情况下得到了广泛的应用。
2、消泡剂的消泡机理
2.1产生泡沫
气泡是在机械力作用下产生的，使不溶性气体进入液体，与液体隔离，形成大量气-液界面的结果。由于气相的密度大于液相的密度<固相的密度，因此存在气相在浮力作用下向液面运动的现象，从而形成了两相泡沫或三相泡沫。起泡液几乎全部为溶液，纯液体一般没有泡沫。当液体搅动时，液体表面会产生一层比较稳定的液膜，当气体不能一直向外逸出时，所产生的气泡就会形成泡沫，形成泡沫。泡沫塑料稳定化对液相的粘度、表面弹性、表面流变性有很大影响，通常很难获得稳定和持久的泡沫。
2.2消泡剂的消泡机理
消泡剂的加入可以防止混凝土搅拌体产生气泡或使原始气泡减小。所用消泡剂为表面活性剂，可降低液相表面张力，当润湿角减小到一定程度时，气泡就会脱离固体表面的吸附而逸出或破碎，因此加入消泡剂可以在一定程度上消除混凝土中的气泡，有效地防止或消除混凝土产生表面的蜂窝、麻面，使混凝土表面具有较高的光洁度和光泽度，改善表面性能等。
消泡的含义主要有两个方面，一是“破泡”，即消除已经产生的泡沫；二是“抑泡”，即阻止泡沫的再生。优良的消泡剂往往同时具有优良的消泡抑泡性能。
尽管消泡剂的使用由来已久，但是对于不同体系的消泡剂要求不同，且其化学结构、性质不同，其作用机理至今仍未定论。广泛接受的消泡剂机理，主要有以下三种：
(1)消泡剂被加入泡沫体系，消泡剂分子就会接近泡沫。
第一，消泡剂附着在泡沫液膜上，开始侵入，逐渐向泡膜延伸，使泡膜局部厚度急剧减小，最终导致气泡合并或破裂。
(2)疏水固体颗粒的消泡机制起泡液中加入疏水固体微粒后，疏水颗粒会立即吸附起泡液中表面活性剂的亲水端，使疏水颗粒的最外层变为表面活性剂的亲水端，使疏水颗粒的最外层变为表面活性剂的表面活性剂。此机理无法解释其它消泡剂的作用机理，且过于片面。
(3)聚醚改性硅油的消泡机理最完整地解释了聚醚改性硅油消泡机理，其中最完整的机理有：“桥连-拉伸”机理、“桥连-排湿”机理。
桥接-拉拔机理：消泡剂的表面张力远低于液膜的表面张力，能够在液膜表面持续铺展、深入，使泡沫局部的液膜继续变薄，最终形成油在水中的桥连，油相、水相的表面张力差得很大，从而导致泡沫破裂。
桥接-排湿机制：在起泡液中加入一个固体疏水颗粒消泡剂，消泡剂在泡沫系统中迅速分布，疏水粒子固定在泡沫液膜表面，当固体颗粒与液膜之间有足够的疏水角时，固体颗粒与周围液膜有一个相反的接触面，成为周围液膜的桥连，最终可以穿破泡沫液膜。
在硅油独特的低表面张力的基础上，其铺展机理提出，消泡剂液滴可以产生不同程度的形变，但其机理很难说明硅油与纯硅油的区别；“桥连—排湿”机理是基于硅油的亲油性，说明低粘度聚醚改性硅油的作用原理。
结果表明，聚醚改性硅油消泡剂具有三大特点：第一，基本不溶于起泡液(溶解性多半有助泡作用)；第二，表面张力低于起泡液；最后，在起泡液中迅速分散。只有溶解性小、分散性大的物质，才能成为具有较好的破泡抑泡能力的消泡剂，使其分散程度最大化，达到抗泡、破泡的双重效果。
Ross曾明确指出：没有一种消泡机制能够覆盖所有的消泡现象，消泡剂种类繁多且错综复杂，可对应多种消泡机制。
3、聚醚改性硅油消泡剂的结构特点
聚醚改性硅油 PESO是目前生产和应用最为广泛的一类硅油，它通过线型的二甲基硅油主链或侧链与聚醚链连接而成，是目前生产和应用最广泛的一类硅油。这类硅油的分子结构中的聚醚链中的氧原子，与水作用可以形成氢键，因此在水溶液中溶解；聚硅氧烷链段既不亲水也不亲油，其主链上的烃基也不亲水。这样，聚醚链和聚硅氧烷链段通过硅氢加成反应形成化学键连在一起，形成一种性能独特的非离子型表面活性剂。在加成反应过程中，由于聚醚种类较多，在加成反应过程中引入了一系列不同的聚醚改性硅油，其性能和性能各异，能够满足多样化的市场需求。
PESO消泡剂的主要结构有： AB型、 ABA型或 BAB型、 AB型、侧链型和支链型， A、 B分 n别表示聚硅氧烷链段和聚醚链段。其中Si-O-C为硅油和聚醚缩合而成，为水解型，文献研究[19]表明即使水解，其消泡性仍然十分明显。它的典型分子结构如下(式中 R= H、烷基、酰氧基等)：
①支链结构：
②侧链Si-O和Si-O-C型结构：
③ ABA类型结构：
④ AB型结构：
PESO消泡剂具有聚醚水溶性和硅氧烷低表面张力特性。其在聚醚链上具有亲水性基团的 EO，疏水性基团 PO，适当调节这两种比例，就会有很强的低表面张力，形成很强的消泡力，会增大混凝土表面吸水率、表层碳化深度，从而整体改善混凝土的表层性能。
4、 PESO消泡剂存在问题
国内自上世纪70年代以来，开始从事聚醚改性硅油的开发应用，克难攻坚，但消泡剂行业起步较晚，国产消泡剂的更新换代还不能跟上工业发展的步伐。由于Si-C型聚醚改性硅油的研究与国外的Si-C型聚醚改性硅油相比，国内对其的研究相对较少，主要依赖进口这一渠道，国内的研究相对较少，基本没有新产品和新工艺出现，一方面是因为能够生产特种聚醚和特种含氢硅油的厂家较少，产品原料的选择有限；另一方面是由于采用聚醚改性硅油工艺合成还是采用传统的合成工艺，产品的转化率较低，产物中交联较多，产品质量较差，产品原料的选择有限。
按原工艺制备聚醚改性硅油，加成反应中催化剂氯铂酸成本较高，反应条件苛刻。当反应中催化剂用量少时，很难控制副反应，产品外观颜色会加深，并需延长反应时间；反应中的溶剂(甲苯与异丙醇)对环境和人体有很大的危害性，如果溶剂残留量会使产物表面张力升高，而且为了去除反应剩余的溶剂，需要额外的处理过程，设备复杂。
现在市场上的消泡剂品种繁多，多数消泡剂的消泡效果尚可，抑泡效果不强，使顾客花钱买单，却无法达到期望的消泡效果，甚至不敢放心地使用消泡剂，或者干脆放弃。正常情况下，大量掺入混凝土的外加剂有一定的引气作用，所引入的气泡对混凝土的强度有一定的负面影响，好的消泡剂掺入混凝土中抑制或消除混凝土中的有害气泡，可以提高混凝土密实度，从而提高混凝土的强度，因此研制具有优良性能的消泡剂无疑是十分重要和迫切的。
5、聚醚改性硅油消泡剂发展趋势
由于 PESO消泡剂不断开发，出现了许多新的活性消泡组分，这使得对复合消泡剂的反应机理和各组分协同效应的研究更加深入。因而组分单一、经济效益差的消泡剂将逐渐被多功能高效的复合消泡剂所取代，将成为未来消泡剂市场的发展趋势。
通过引入-NH2 (氨基)、 Cn (H2O) m (糖)和C6H5COC6H5 (二苯甲酮)和- COOH (羧基)等新的基团，可使 PESO具有更强的反应性和多功能性。在全球范围内清洁生产的呼声日益高涨，开发高效、环保、多用途
