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摘要:介绍了聚醚改性硅油消泡剂的发展背景、分子结构和消破机理,简要概述了聚醚改性硅油消破剂的结构特征,讨论了消泡剂主要存在问题,同时提出了今后的研究方向。关键词: 消泡剂;研究进展;作用机理;发展趋势
泡沫无时无刻存在人们生活与生产之中,过量的泡沫会给生产、加工带来诸多不便,甚至会影响到产品的质量。目前,消泡剂在混凝土掺量的外加剂中,聚羧酸减水剂是混凝土配合比中的第五组分,成为混凝土中重要组成部分。由于聚羧酸母液本身具有很大的含气量,使混凝土产生气泡现象。若消泡剂与聚羧酸减水剂复配时,就会混凝土很多大气泡,有效缓解泡沫对混凝土的不良影响,提高生产效率,这些都是颇受关注的问题[1-4]。
1 消泡剂的发展背景
消泡剂发展历程中,主要分为四个阶段。
类消泡剂,主要是由各种有机物构成,如:脂肪酸、矿物油、脂肪酰胺、低级醇类等。这种消泡剂多数为天然物质,对环境污染小,价格低廉。由于消泡性能比较弱,对于大量泡沫的情况不能满足生产的要求[5]。
第二类是聚醚类消泡剂,分子通式为:CnH(2n+1)O(EO)a(PO)bH,聚氧乙烯基链段(EO)是亲水基;聚氧丙烯基链段(PO)是亲油基[6]。这种消泡剂抑泡性能好,、无刺激、并且具有良好的分散性。在实际生产中调节聚醚的相对分子量和聚醚链段中EO、PO的比例,来满足各个生产领域的需求。目前市场上存在的聚醚型消泡剂主要有直链聚醚、醚胺、脂肪醇聚醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、等聚醚衍生物[7-8]。
第三类是有机硅消泡剂[9-10],这类消泡剂较前两者消泡性能更佳。通常,分子量较大的硅油在表面活性剂溶液中不溶,而对于小分子硅油很容易被表面活性剂分子增溶,从而改变了消泡剂的组成,使消泡性能减弱。对于硅油复配的的消泡剂,不溶于水也不溶于矿物质油中,因此抑泡能力较强,同时其也大大增强其破泡效果。由于Si-O键和Si-C键相对比较稳定,允许在含有少量酸、碱、盐的体系中使用。工业生产中常用的有机硅消泡剂,多数是在硅油中添加分散助剂制得的一类硅油二次加工制品,那些都属于液体混合物。混合物从外观和流动性主要分为硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固体型五类[11]。
第四类消泡剂是聚醚改性硅油消泡剂[12],在前几代消泡剂的基础上应运而生,力求把聚醚、有机硅的优点整合,将聚醚链段引入硅油链段上,具有更强的消泡、抑泡性能。聚醚改性硅油属于新型的特种有机硅表面活性剂,采用含有双键的聚醚与低含氢硅油通过加成反应而成,是一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂,其既保留了硅油的耐高低温性、耐候性、脱模性、憎水性以及生理惰性等性能,又具有聚醚无刺激性、高表面活性及易于分散的特性,聚硅氧烷链段亲油,聚醚链段亲水,这就造就了聚醚改性硅油既能溶于水相也能溶于油相,因此可作为有机硅表面活性剂使用;聚醚链段还可以作为乳化剂使乳液的性能保持稳定,有很好的分散性能。因此,聚醚改性硅油在水体系中有持久的消泡效果。由于聚醚改性硅油具有良好的耐热性,抗剪切性及耐酸、碱性能,且无味、储存稳定,因而被广泛应用,尤其是在硅油消泡剂难以解决时进行应用。
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