消泡劑的研究進展與展望

胡 楠，胡明明，李志鑫，李 雪，高良富，尹建華

(1.自然資源部 天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192；2.天津市中海水處理科技有限公司，天津 300345；3. 華能(天津)煤氣化發(fā)電有限公司，天津 300452)

1 前言

泡沫無時無刻不存在于人們的日常生活與生產(chǎn)過程之中，常見的泡沫滅火器、隔熱、減噪、減震的固體泡沫塑料、礦物的泡沫浮選等都是泡沫在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中的應用實例。但是在絕大多數(shù)生產(chǎn)過程(如石油化工、污水處理、造紙、印染、食品制造、生物發(fā)酵過程等)中，大量的泡沫會嚴重影響生產(chǎn)過程的工序控制，引起設備內(nèi)部液位虛高，造成設備內(nèi)部空間浪費，從而降低設備的生產(chǎn)能力[1]。泡沫若得不到及時控制極易造成生產(chǎn)設備出現(xiàn)漫溢現(xiàn)象進而影響生產(chǎn)過程控制和設備操作，造成原料的浪費，嚴重時會影響產(chǎn)品的質(zhì)量，腐蝕生產(chǎn)設備，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。因此有害泡沫的控制與消除對于企業(yè)具有極大的技術(shù)與經(jīng)濟價值。

2 泡沫的形成及消除方法

2.1 泡沫的形成

泡沫[2]是氣體分散于液體中的分散體系，其中氣體是分散相(不連續(xù)相)，液體是分散介質(zhì)(連續(xù)相)，泡沫是大量氣泡在氣液界面處形成的以表面活性劑溶液為液膜相互隔斷的氣泡聚合體。

2.2 泡沫的穩(wěn)定性

泡沫是一種熱力學不穩(wěn)定體系，通常情況下，在純液體中形成的泡沫極不穩(wěn)定容易破裂，平均壽命只有不到1 s的時間。引起泡沫破裂的因素主要包括[3]:初始形成的泡沫，液膜在自身重力的驅(qū)動下厚度不斷減小直至達到微米量級，液膜強度也隨著厚度的減小而降低，受到外力時容易發(fā)生破裂；泡沫中多個氣泡匯聚會形成Plateau交界，其中凹液膜P處與氣泡內(nèi)的壓差為：

平液膜A處由于曲率半徑趨于無窮大，所以A處壓力與氣泡內(nèi)的壓差為

PA-P泡內(nèi)=0

圖1 Plateau邊界示意圖Fig.1 Boundary diagram of Plateau

液膜在自身重力及兩側(cè)氣壓差等因素的共同作用下發(fā)生液膜流動排液和氣體滲透擴散，這是泡沫不穩(wěn)定性在動力學方面的體現(xiàn)。而當液體中含有一種或多種具有起泡或穩(wěn)泡作用的表面活性劑時，形成的泡沫可以持續(xù)穩(wěn)定存在數(shù)十分鐘甚至數(shù)小時。這是因為液膜上的表面活性劑分子可以有效阻礙液膜上的液體流動使得液膜排液過程難以實現(xiàn)，從而保持了液膜的厚度、維持了液膜的機械強度，提高了泡沫的穩(wěn)定性。此外當液膜受到外界沖擊時，液膜會局部變薄，變薄區(qū)域由于表面活性劑的流失導致該處表面張力增大進而與周邊區(qū)域形成表面張力梯度，在此表面張力梯度的牽引下，周邊區(qū)域的表面活性劑分子攜帶一定量發(fā)泡液向變薄區(qū)域處流動，使局部變薄的區(qū)域又恢復了原來的厚度，從而實現(xiàn)液膜自我修復過程(Gibbs-Marangoni效應)[4]。除了以上兩因素外，泡沫的穩(wěn)定性還受溶液的粘度、泡沫的表面粘度、表面活性劑親水端和疏水端結(jié)構(gòu)以及液膜表面雙電層斥力等因素[5]的影響。

2.3 泡沫的消除方法[6]

常見的消除泡沫的方法包括物理消除法和化學消除法。

2.3.1 物理消除法

物理法包括放置擋板濾網(wǎng)、靜電、冷凍、加熱、高速離心、高頻振動、加壓減壓、超聲波法等，這些方法均是通過物理操作來消除或削弱泡沫的穩(wěn)定條件，從而影響液膜的厚度、液膜的排液速率、氣體的穿透速率等以控制泡沫的數(shù)量。這些方法雖然操作簡單、對環(huán)境無污染且可重復利用，但普遍存在設備成本高、使用條件受環(huán)境制約、消泡時間長、破泡不徹底且容易引起泡沫再生等缺點。

2.3.2 化學消除法

化學法包括化學反應法和投加消泡劑法兩大類?；瘜W反應法是指向發(fā)泡體系中加入某種化學試劑使其與體系中的起泡劑發(fā)生化學反應導致液膜中起泡劑的有效濃度迅速降低從而使體系內(nèi)的氣泡快速破裂的方法。該方法的破泡速率受限于所選試劑的濃度及其與發(fā)泡劑的反應速率，由于所選試劑一般只針對于含有相同基團的一類起泡劑因而不具備普適性，此方法不適用于未知的起泡體系，此外反應產(chǎn)物的不確定性可能會對發(fā)泡體系和設備產(chǎn)生一定的危害。添加消泡劑法是指向發(fā)泡體系中加入低濃度的消泡劑從而實現(xiàn)對有害泡沫消除及控制的方法，該方法由于破泡速率快、抑泡時間長、投加量少、對生產(chǎn)過程無影響、適用范圍廣、對環(huán)境無污染等優(yōu)點成為各行業(yè)應用最廣泛的消泡方法。

3 消泡劑種類及研究進展

3.1 脂肪類消泡劑

第一代消泡劑是以礦物油、脂肪酸及脂肪酸酯、脂肪醇、低級醇等有機化合物為主的一類消泡劑。該類消泡劑價格低廉，制備原料易得，產(chǎn)品性能環(huán)保，適合于在液體剪切力較小，所含起泡劑發(fā)泡能力較溫和的條件下使用，但對致密型泡沫的消除能力較差且專用性較強。目前關于脂肪類消泡劑的研究主要集中在脂肪醇乳液消泡劑的制備、脂肪醇類消泡劑的乳化及乳化穩(wěn)定性的研究，該類消泡劑在造紙行業(yè)的抄紙過程中應用極為廣泛。

王洪瑜[7]介紹了在造紙過程中泡沫產(chǎn)生的原因、特點以及醇類消泡劑的消泡機理。劉曉玲等[8]以動力粘度和粒徑分布作為評價方法研究不同種類表面活性劑及其質(zhì)量分數(shù)對乳液穩(wěn)定性的影響，研究表明表面活性劑種類及質(zhì)量分數(shù)對高級脂肪醇類消泡劑的穩(wěn)定性有較大影響，最終根據(jù)實驗結(jié)果確定了穩(wěn)定性較好的工藝配方(十二烷基二苯醚二磺酸鈉：0.8%，MOA-4 ：1.0%和Span80：0.3%)。蔣寶衡[9]分別通過一步法、轉(zhuǎn)相法、三步法及多步加料法來制備高碳醇乳液消泡劑，利用多因素分析法確定了體系的最優(yōu)HLB值、pH值、乳液粒徑大小分布情況，對比實驗結(jié)果確定多步乳化法獲得的消泡劑消泡效果最佳，接近進口消泡劑消泡性能。劉楊[10]等研究了不同碳數(shù)脂肪醇的混合比例、乳化劑種類及用量三因素對脂肪醇乳液消泡劑性能、乳液粒徑分布以及乳液穩(wěn)定性的影響，最終確定了脂肪醇乳液消泡劑中脂肪醇和乳化劑成分的最優(yōu)配比。

3.2 聚醚型消泡劑

聚醚型消泡劑是以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷開環(huán)聚合制得的一種性能優(yōu)良的水溶性非離子表面活性劑。針對不同類型的發(fā)泡體系，可通過調(diào)節(jié)環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷鏈段的長度、比值及分子量改善其親水親油性、濁度、表面張力等物性參數(shù)，只有當發(fā)泡體系的溫度高于濁點時，聚醚消泡劑才可發(fā)揮其消抑泡性能，因此在制備過程中可以通過改變聚醚的濁點來適應不同的不同場合的需要[11]。聚醚型消泡劑通常以多元醇、多碳酸、胺類等含有活潑氫(O-H鍵或N-H鍵)的化合物作為起始劑，通過與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷鏈段聚合，得到一定分子量的聚醚消泡劑，其中以甘油作為起始劑的聚醚消泡劑應用最為廣泛，這類消泡劑統(tǒng)稱為甘油聚醚。

市場上常見的甘油聚醚消泡劑大致可分為[12]GP型、GPE型和GPES型。聚氧丙烯甘油聚醚(GP型)是由甘油與聚氧丙烯鏈段聚合而成，常用于酵母、鏈霉素、造紙、生物農(nóng)藥生產(chǎn)過程[13]。聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚(GPE型)是將聚環(huán)氧乙烷鏈段接枝在GP型聚醚的末端以增強其水溶性，有很強的消泡能力常用于制藥業(yè)中抗菌素的發(fā)酵過程。聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯(GPES型)是將GPE型聚醚的端基用硬脂酸進行酯化，此舉進一步降低了消泡劑的親水性，改善藥劑表面張力，有利于消泡劑分子在氣液界面位置聚集，使其具有更強的消泡能力。此類消泡劑具有無毒、使用方便、易分散、耐高溫、耐強堿和化學穩(wěn)定性強、濁點可調(diào)等特點，但是聚醚消泡劑的致命缺點是破泡率低，當發(fā)泡體系瞬間產(chǎn)生大量泡沫時，不能快速有效地消除泡沫，只能連續(xù)加入以達到消泡效果[13]。目前關于聚醚消泡劑的研究主要集中于利用改性方法將活性基團與聚醚結(jié)構(gòu)中的羥基發(fā)生反應，如與月桂酸和硬脂酸等脂肪酸發(fā)生酯化反應制備GPES型聚醚、與二甲基二乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷等偶聯(lián)劑發(fā)生縮合反應制備聚醚衍生物。李月娥[14]等對聚醚消泡劑的生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量影響因素以及消泡機理、選用原則、使用方法進行了系統(tǒng)介紹；馬慎賢[15]等以季戊四醇為起始劑，環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷在KOH的催化作用下聚合制備了高效聚醚消泡劑，分析了影響聚合的各種因素，測定了產(chǎn)品的表面活性，毒性以及消泡性能。季永新[16]等研究了乳化劑HLB值、乳化劑含量、PPG與PEG比例、抑泡樹脂含量、液態(tài)烴以及疏水劑含量對脂肪酸聚醚酯消泡劑消泡性能的影響，獲得了最佳反應配比，產(chǎn)品的消泡效果遠遠優(yōu)于進口產(chǎn)品；趙艷濤[17]等以月桂酸甲酯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷為原料，在MCT-09的催化下，通過一步法合成了脂肪酸甲酯無規(guī)聚醚酯消泡劑，優(yōu)化了最佳反應條件；李巋[18]考察了不同起始劑、嵌段方式、環(huán)氧鏈段長度分子量對聚醚消泡劑消泡性能的影響；姜蔚蔚[19]等以聚醚和脂肪酸為原料，在ZnO和NaOH的催化作用下制備聚醚酯類消泡劑，通過設計正交實驗確定了實驗的最優(yōu)酯化條件，所得聚醚酯消泡劑與油井水泥的其他外加劑有良好的配伍性；胡廷等[20]考察了反應時間、聚醚種類、聚醚與脂肪酸配比以及催化劑用量對渤海旅大5-2井取油樣的消泡性能測試，最終得到了最優(yōu)合成工藝，產(chǎn)品性能優(yōu)于一般的有機硅消泡劑。

3.3 有機硅型消泡劑

硅油是有機硅消泡劑的主要成分，具有比水溶液和一般油溶液更低的表面張力(如常見的聚二甲基硅氧烷表面張力低至20 mN/m)，因而既適用于水性發(fā)泡體系，又適用于油性發(fā)泡體系。有機硅消泡劑具有低溶解度、高活性、強穩(wěn)定性、無毒等特點因而被廣泛應用于造紙、石油化工、發(fā)酵、廢水處理等行業(yè)。但由于有機硅疏水性過強導致其在溶液中分散性極差，單獨使用時幾乎沒有消泡效果，因此不能直接用于消泡過程，通常將其作為消泡劑的主要組分，與氣相疏水二氧化硅、乳化劑、去離子水等助劑進行復配制備乳液型有機硅消泡劑。復配得到的乳液型有機硅消泡劑表面張力迅速降低，在投加量很小的情況下即可達到很強的消泡效果。相比其優(yōu)秀的消泡性能，有機硅類藥劑抑泡性略顯不足，且有機硅相較其他油類更難乳化，在復配過程中乳化步驟是關鍵也是難點，一旦乳化不完全、不徹底，會出現(xiàn)嚴重的破乳分層現(xiàn)象，進而影響消泡劑的消抑泡性能。因此在有機硅消泡劑的制備過程中，乳化劑選擇的合適與否直接影響消泡劑的產(chǎn)品品質(zhì)。目前我國關于有機硅消泡劑的研究主要集中以下兩方面：選擇合適的乳化劑、增稠劑以保證復配有機硅消泡劑能夠穩(wěn)定貯存；研究適用于不同行業(yè)領域、不同溫度、pH值條件下起泡體系的復配有機硅消泡劑。

肖繼波[21]以二甲基硅油和白炭黑制備硅膏，以Span60和Tween60按比例制成不同HLB值的復合乳化劑，以十二烷基苯磺酸鈉和羧甲基纖維素鈉作為增稠劑通過攪拌制得有機硅消泡劑，該消泡劑穩(wěn)定性強在pH值為1～14范圍內(nèi)的水溶液發(fā)泡體系中有良好的消抑泡效果。黃成[22]、黃良仙[23]、殷樹梅[24]、李榮[25]、黃瀟[26]、周烜[27]、陳春江[28]、蔡苗[29]等均以二甲基硅油，疏水氣相二氧化硅作為主消泡成分，并以Span80-Tween80作為復合乳化劑，羧甲基纖維素鈉作為增稠劑，經(jīng)過高速剪切乳化機制得了一系列適用于不同行業(yè)領域的有機硅消泡劑。張國運[30]等以硅膏作為主體成分，以Span-Tween為復合乳化劑制備得到了復合型乳液消泡劑，所制備的消泡劑pH值在6.5～7.5之間，可穩(wěn)定貯存半年以上。陳曉軍[31]等從消泡活性物的研制入手，確定了硅油種類配比、MQ硅樹脂單官能鏈節(jié)Me3SiO0.5和四官能鏈節(jié)SiO4/2配比以及MQ硅樹脂、白炭黑、KOH含量的最優(yōu)合成工藝，制備得到了一種耐高溫耐強堿的高效有機硅消泡劑；王蕓[32]等探討了乳液不同的粒徑分布范圍對消泡性能、耐高溫穩(wěn)定性和稀釋穩(wěn)定性等的影響研究結(jié)果顯示微粒分布D50在3 μm～15 μm之間，在2 μm～30 μm間的累積分布達到80%以上的乳液能兼顧到消泡性能、耐高溫性能和稀釋穩(wěn)定性；王廷[33]等以八甲基環(huán)四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、三甲基三(三氟丙基)環(huán)三硅氧烷為原料，在四甲基氫氧化銨催化下制得氟硅烷，以制得的氟硅烷和二甲基硅油作為有機硅的有效成分，按照一定比例添加增效劑和分散劑加以復配最終得到了更為高效的有機硅消泡劑，性能優(yōu)于在用的其他原油消泡劑產(chǎn)品。歐陽喜仁[34]等以復配二甲基硅油、二氧化硅為主要原料，Span60、Tween60和Span20復配作為乳化劑，羧甲基纖維素鈉作為增稠劑制備了一種食品級高效有機硅消泡劑，考察了復配硅油質(zhì)量比、粘度、二氧化硅種類、復配乳化劑的HLB值以及各原料比例對消泡劑性能、水分散性和乳液穩(wěn)定性的影響。

3.4 聚醚改性有機硅消泡劑

聚醚改性有機硅是通過接枝的方法將親水性的聚醚鏈段鏈接至具有憎水性的有機硅分子鏈上而制得的聚醚—硅氧烷共聚物。此類消泡劑有效地結(jié)合了聚醚消泡劑耐高溫、耐強堿、抑泡能力強等以及有機硅消泡劑無毒、無污染、揮發(fā)性低、破泡能力強等優(yōu)點，大大地提高了消泡劑的適用范圍。聚醚鏈段的引入增強了有機硅消泡劑的親水性能，有利于其在水溶性起泡體系中充分分散，同時聚醚改性有機硅消泡劑也繼承了聚醚消泡劑濁點可調(diào)的特性，通過改變聚醚鏈段中環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷鏈段的比例來調(diào)節(jié)消泡劑的濁點以使消泡劑滿足不同溫度的發(fā)泡體系。疏水的聚硅氧烷鏈段具有極低的表面張力，可使聚醚改性有機硅消泡劑分子在液膜表面迅速鋪展?jié)B透從而實現(xiàn)快速破泡，極大地增強了消泡劑的破泡能力。由于聚醚改性聚硅氧烷兼具親水疏水鏈段，其在溶劑中可自發(fā)形成聚醚鏈段伸展朝外，聚硅氧烷鏈段折疊朝內(nèi)的分散膠團[35]，聚醚改性有機硅的這種“自乳化性”使其能夠在發(fā)泡體系中均勻穩(wěn)定分散，充分發(fā)揮其消抑泡作用，針對不同的水溶性或油溶性的發(fā)泡體系，可通過調(diào)節(jié)聚醚鏈段和聚硅氧烷鏈段的比例以滿足不同的消泡需求。

聚醚改性聚硅氧烷型消泡劑根據(jù)聚硅氧烷與聚醚的化學鍵結(jié)合方式可分為兩種：Si-O-C型和Si-C型。SI-O-C型聚醚改性聚硅氧烷一般是在酸的催化下，由聚硅氧烷與以羥基封端的聚醚發(fā)生縮合反應制備而成，但是Si-O-C鍵遇水易發(fā)生水解，化學穩(wěn)定性差，因而產(chǎn)品保存期較短。Si-C型聚醚改性聚硅氧烷通常是在氯鉑酸的催化作用下，含有Si-H鍵的聚硅氧烷與含有不飽和雙鍵的聚醚發(fā)生加成反應制得，Si-C型聚醚改性有機硅的抗水性能強，不易發(fā)生水解，耐高溫，耐酸堿，在密封條件下可保存2 a以上[36]。目前關于聚醚改性聚硅氧烷消泡劑的研究主要集中于聚醚改性聚硅氧烷的合成與聚醚改性聚硅氧烷消泡劑的復配，前者的研究主要集中在優(yōu)化反應的聚醚的結(jié)構(gòu)、催化劑種類及用量、反應溫度、反應時長、原料投加方式等因素以合成適用于不同消泡體系的聚醚改性聚硅氧烷；后者的研究主要集中在選擇合適的乳化劑、增稠劑、分散劑等助劑保證消泡劑的穩(wěn)定貯存。

蔡振云[37]等利用自制的低含氫硅油與烯丙基聚醚在催化劑作用下制得聚醚改性聚硅氧烷，利用白炭黑進行疏水處理，添加1.5%的甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯和聚氧乙烯醚的作為復合乳化劑以及0.5%～0.8%的聚乙二醇6000雙硬脂肪酸作為增稠劑，復配得到了一種乳化性能穩(wěn)定，消抑泡效果良好的高效消泡劑，可與其他水處理藥劑配合使用，配伍型良好。

吳仁德[38]等將摩爾比為1 ∶1.3的含氫硅油與以正丁醇為起始劑制得的聚醚，使用三氟乙酸作為催化劑，控制反應溫度為100 ℃，反應2 h，利用HLB值為10的Span-80和Tween-80復合乳化劑對所制得的聚醚改性聚硅氧烷進行乳化，得到了性能穩(wěn)定，消抑泡效果良好的Si-O-C型聚醚改性有機硅消泡劑。

黎方潛[39]針對煙氣脫硫系統(tǒng)吸收塔漿液起泡溢流問題，通過單因素影響實驗制得一種Si-C型聚醚改性有機硅消泡劑，該消泡劑具有耐熱、耐低溫、離心穩(wěn)定性良好等特點，消抑泡性能也由于市場其他同類商業(yè)產(chǎn)品，該消泡劑的消泡原理符合Denkov N D提出的 “架橋—拉伸”機理。

蔣曉青[40]等通過正交試驗確定了自制含氫硅油與烯丙基聚醚(親水鏈段和疏水性鏈段比例為1 ∶2.5)，在氯鉑酸—異丙醇催化作用下制備聚醚改性有機硅的最優(yōu)合成條件，其轉(zhuǎn)化率高達98%，利用特制的復合乳化劑對制得的聚醚改性有機硅進行乳化得到了性能穩(wěn)定的乳液型聚醚改性有機硅消泡劑。

王婷婷[41]等利用PHMS和APE在鉑催化劑作用下，制得聚醚改性有機硅，并用FTIR對其結(jié)構(gòu)進行了表征，通過與硅膏、石蠟、符合乳化劑復配得到了消泡劑XP，該消泡劑在強堿、高溫環(huán)境下?lián)碛袃?yōu)秀的消抑泡性能。

目前，聚醚改性聚硅氧烷消泡劑在我國仍處于研制階段，市場上能獨立生產(chǎn)聚醚改性聚硅氧烷產(chǎn)品的廠家非常少，主要依賴于進口，價格相對其他種類消泡劑也昂貴不少。主要原因是通過硅氫加成路線制得的Si-C型聚醚改性有機硅需要使用價格昂貴的氯鉑酸作為催化劑，此外該反應通常需要以異丙醇或甲苯作為催化劑溶劑，反應后催化劑后處理過程，有機溶劑的分離回收過程增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本與生產(chǎn)周期，殘留的催化劑溶劑、副反應的發(fā)生都可能會對產(chǎn)品的性能造成不同程度的影響。而通過含氫硅油與聚醚縮聚制得的Si-O-C型聚醚改性聚硅氧烷則由于其產(chǎn)品穩(wěn)定性差易發(fā)生水解導致產(chǎn)品不能長期存放。

4 消泡劑消泡機理

消泡劑須能夠迅速在泡沫表面鋪展并不斷擴散浸入液膜內(nèi)部，才能夠改變液膜的界面性質(zhì)，破壞液膜的穩(wěn)定性使液膜破裂達到消泡效果。當前雖然消泡劑已經(jīng)在各行業(yè)中得到了廣泛的應用，但其作用機理在學術(shù)界仍未有統(tǒng)一說法，學者們對消泡劑的消泡機理仍莫衷一是。

P.R.Garrett[42]在研究聚硅氧烷消泡劑時提出“橋連—拉伸”和“橋連-脫濕”機理，定義消泡劑由于低表面張力而在液膜表面上擴展成膜的過程稱為消泡劑的鋪展，鋪展系數(shù)為S。當S>0時，消泡劑液滴能在泡沫液膜上鋪展；當S<0時，消泡劑無法在液膜上鋪展。定義消泡劑液滴穿過氣液界面進入液膜的過程稱為消泡劑的浸入，浸入系數(shù)為E。當E>0時，消泡劑液滴能夠浸入至液膜內(nèi)部；當E<0時，消泡劑液滴無法浸入液膜內(nèi)部。

美國膠體化學家Rosi在此基礎上提出，消泡劑液滴在與泡沫液膜接觸時首先發(fā)生浸入過程，然后在液膜內(nèi)部迅速鋪展，由于消泡劑在液膜內(nèi)的不均勻分布導致液膜內(nèi)形成不同程度的表面張力梯度，最終液膜在表面張力梯度的牽引下發(fā)生局部變薄進而實現(xiàn)氣泡的合并或破裂，同時他還指出只有當浸入系數(shù)E和鋪展系數(shù)S同時大于零，才能夠?qū)崿F(xiàn)泡沫的消除。

Arnaudov L[43]等根據(jù)消泡劑的消泡速率將消泡劑劃分為快消泡劑和慢消泡劑。Denkov N D[44]在Garrett的理論基礎上提出快消泡劑的消泡機理：“架橋—拉伸”機理，即消泡劑液滴在進入發(fā)泡體系后，由于自身更低的表面張力因而能迅速地在液膜表面鋪展并滲入至液膜中，形成凹形的“水—油—水”的架橋型結(jié)構(gòu)，由于表面張力梯度的存在，形成的架橋結(jié)構(gòu)在兩端高表面張力液相的牽引下不斷變細變長最終實現(xiàn)氣泡的破滅。由于消泡劑不溶于水，所以消泡劑液滴可以無限重復此過程直至泡沫全部消除。

而在此之前，Koczo[45]等提出“PB(Plateau borders)區(qū)排濕”機理，研究認為消泡劑顆粒不能直接滲入泡沫液膜，而是沿著液膜表面進入至泡沫間的PB區(qū)域，由于PB區(qū)域的壓力小于液膜中的壓力，所以在此壓力差的作用下，液膜中的液體會不斷流向PB區(qū)域，隨著泡沫液膜的不斷排液，PB區(qū)壓力不斷增大至某一臨界值，液膜在消泡劑顆粒的“沖擊”下破裂，整個過程持續(xù)時間較長，消泡速率緩慢，此為慢消泡劑的消泡原理。

Denkov N D[46]等定義了消泡劑液滴浸入泡沫液膜最小穿透阻力Ptr，利用液膜捕捉技術(shù)(FTT)測量得到當Ptr>20 Pa時，消泡劑液滴無法進入液膜，其作用機理符合慢消泡劑消泡機理；當Ptr<15 Pa時，消泡劑可以直接在液膜表面鋪展?jié)B透，通過“架橋—拉伸”原理迅速消除泡沫。

5 未來與展望

各類消泡劑由于結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)出不同的消抑泡能力及適用范圍，如聚醚消泡劑具有耐高溫耐強堿、化學穩(wěn)定性強等特點，在起泡液中表現(xiàn)出極強的抑泡性能，但是其破泡能力相對較弱；有機硅消泡劑則具有低表面張力，高消泡活性、強化學穩(wěn)定性、適用范圍廣等優(yōu)點，但是其抑泡性能較差。聚醚改性聚硅氧烷消泡劑則兼具了聚醚和有機硅消泡劑的優(yōu)點，無論是在水相或者油相都具有良好的、持久的消抑泡效果。毫無疑問，聚醚改性聚硅氧烷消泡劑有著極大的發(fā)展?jié)摿?，而未來關于聚醚改性聚硅氧烷消泡劑的研究可以從以下幾方面開展研究：

1)從分子設計的角度對聚醚改性聚硅氧烷的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，通過調(diào)整聚醚鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的數(shù)量及排列方式、聚醚端基類型、含氫硅油結(jié)構(gòu)，制備產(chǎn)率高、性能好、穩(wěn)定性強、綠色環(huán)保的聚醚改性聚硅氧烷。

2)通過引入一些功能性基團來賦予聚醚改性聚硅氧烷其他特性，以適用于一些特殊發(fā)泡體系。

3)對于-Si-C-型聚醚改性聚硅氧烷，尋求價格低廉的催化劑以降低生產(chǎn)成本；對于-Si-O-C-型聚醚改性聚硅氧烷，尋求合適的助劑以降低產(chǎn)品的水解速率，延長產(chǎn)品有效期限。

4)繼續(xù)探究該類消泡劑的消泡機理，依據(jù)機理對聚醚改性聚硅氧烷分子結(jié)構(gòu)以及復配助劑進行優(yōu)化。

由于目前國內(nèi)關于聚醚改性聚硅氧烷消泡劑的研究仍局限于實驗室研制階段，各種性能好、穩(wěn)定性強、適用范圍廣的小試產(chǎn)品層出不窮，但是在中試放大過程中由于傳熱、傳質(zhì)、原料成本、生產(chǎn)工藝及副反應控制等多方面因素影響下，產(chǎn)品實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)仍然困難重重，如何將已有研究實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化也是日后工作所面臨的巨大難題。