發(fā)泡劑的基礎(chǔ)知識

發(fā)泡劑是泡沫塑料制備用的*主要組分，指能在塑料中形成泡孔結(jié)構(gòu)而添加的一類助劑?？煞譃槲锢戆l(fā)泡劑(Physical Blowing Agents, PBA)和化學(xué)發(fā)泡劑(Chemical Blowing Agents,CBA)。

2022-05-07 21:27:281026

一、物理發(fā)泡劑

物理發(fā)泡劑是指在加工過程中至少揮發(fā)出一種氣體作為發(fā)泡氣體的發(fā)泡物質(zhì)，包括三類：壓縮惰性氣體、可溶性易升華固體、低沸點揮發(fā)性液體，其中低沸點液體*為常用。低沸點揮發(fā)性液體是*常用的一類物理發(fā)泡劑，主要品種為脂肪烴(一般為含5～7個碳的碳氫化合物)、鹵代烴(氟、氯)及其他低沸點的醇、醚酮及芳烴等。

二、化學(xué)發(fā)泡劑無機發(fā)泡劑有機發(fā)泡劑

無機發(fā)泡劑

是*早使用的一類化學(xué)發(fā)泡劑，由于與樹脂的相容性差、分解溫度低、分解產(chǎn)生的氣體(如NH

和CO

有機發(fā)泡劑是*常用的一類發(fā)泡劑，它在樹脂中分散性好、分解溫度窄、產(chǎn)生的氣體不易從泡孔中逸出。常用的有偶氮類、亞硝基類、磺酰肼類等。偶氮類是*常用的一類有機發(fā)泡劑，其中偶氮二甲酰胺AC是偶氮類中應(yīng)用***的一類發(fā)泡劑，AC的分解溫度可用發(fā)泡促進劑進行調(diào)整，一般可調(diào)整到150～205℃范圍內(nèi)。亞硝基類發(fā)泡劑為*次于偶氮類的第二大發(fā)泡劑。

三、發(fā)泡助劑
發(fā)泡助劑是一類與發(fā)泡劑并用，可調(diào)節(jié)發(fā)泡劑分解溫度與分解速度，并能改進發(fā)泡工藝，穩(wěn)定泡沫結(jié)構(gòu)和提高泡沫質(zhì)量的一類助劑。按其作用不同可分為發(fā)泡促進劑、發(fā)泡抑制劑、泡沫穩(wěn)定劑及催化劑等。

發(fā)泡促進劑是指可以降低發(fā)泡劑分解溫度的一類物質(zhì)。具體品種：鋅化合物如氧化鋅、辛酸鋅、硝酸鋅及脂肪酸鋅皂等；鉛化合物如碳酸鉛、鄰苯二甲酸鉛、亞磷酸鉛、三堿式硫酸鉛、二堿式亞磷酸鉛、硬脂酸鉛及氧化鉛等；鎘化合物如辛酸鎘、己酸鎘、月桂酸鎘、肉豆蔻酸鎘及脂肪酸鎘皂等，有機酸類如硬脂酸、月桂酸及水楊酸等，尿素與其衍生物以及氨基化合物如尿素、乙醇胺、氨水及二乙基胍等。發(fā)泡促進劑常與發(fā)泡劑AC及發(fā)泡劑H（二亞硝基五次甲基四胺）等并用。

發(fā)泡抑制劑能使發(fā)泡劑鈍化，延長發(fā)泡開始的時間。常用發(fā)泡抑制劑：有機酸如馬來酸和富馬酸等；酰鹵如硬脂酰氯和苯二甲酰氯等；酸酐如馬來酸酐和苯二甲酸酐等；多元酚如對苯二酚和萘二酚等；多元醇如甘油等；含氮化物如脂肪族胺、酰胺、肟及異氰酸酯等；含硫化物如硫醇、硫酚、硫脲、硫化物及砜等；磷酸鹽和亞磷酸鹽等；醛及酮類如環(huán)己酮、乙醛及**等。

泡沫穩(wěn)定劑為一類表面活性劑，它可以穩(wěn)定泡沫結(jié)構(gòu)及改進發(fā)泡質(zhì)量的一類助劑，其作用機理為降低發(fā)泡液體的表面張力，使之可以產(chǎn)生大量小氣泡，并控制小氣泡分布均勻，自動修復(fù)泡孔壁的薄弱處，使之不破泡。泡沫穩(wěn)定劑的主要品種有：有機硅類、多元醇類、硅酮類、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸及其他非離子表面活性劑等，其加入量一般為0.5%～2.5%?！鞍l(fā)泡靈”為*常用的泡沫穩(wěn)定劑，它屬于水溶性硅油，組成為聚硅氧烷與聚烷氧基醚的共聚物，常用于PU泡沫配方中。

四、附常見的化學(xué)發(fā)泡劑介紹
4.1 偶氮類
偶氮二甲酰胺AC
桔黃色結(jié)晶粉末，溶于堿，不溶于醇、汽油、苯、吡啶等一般有機溶劑，難溶于水。分解溫度190～210℃，不易燃。發(fā)氣量為190～240mL/g，主要是氮氣、一氧化碳和少量二氧化碳。室溫貯存穩(wěn)定，但在120℃以上時因分解產(chǎn)生大量氣體，在密閉容器中易發(fā)生**。

2,2′-偶氮二異丁腈AIBN白色粉末，溶于甲醇、乙醇、丙醇、**、石油醚等有機溶劑，不溶于水。分解溫度98～110℃，放出氮氣，發(fā)氣量120～140mL/g。室溫下緩慢分解，應(yīng)在10℃以下存放。分解發(fā)熱量低，約125.6～167.5J/mol，故使用量高達40%也不致使制品燒焦，可制得潔白制品。毒性較大，這**限制了其應(yīng)用。近年來，其作為發(fā)泡劑應(yīng)用已日漸縮小，主要用作聚合引發(fā)劑。

偶氮二甲酸二異丙酯橙色油狀液體，單獨加熱時，240℃下仍然穩(wěn)定。使用鉛鹽、有機錫化合物、鎘皂和鋅皂等熱穩(wěn)定劑可以使其活化，降低分解溫度。在100~200℃內(nèi)的發(fā)氣量為200～350mL/g。溶于常見的增塑劑。

偶氮二甲酸二乙酯紅色無氣味的油狀液體，分解溫度110～120℃，發(fā)氣量190mL/g，對水分和pH 變化敏感。金屬鹽（Cu、Fe、Co、Pb、Al、Sn 等金屬）可促進分解。

4.2 亞硝基化合物類

二亞硝基五次甲基四胺（DPT）（發(fā)泡劑H）

淡黃色結(jié)晶粉末，本身無臭，在潮濕狀態(tài)下有甲醛味。分解溫度190～205℃(空氣中)、130～190℃(樹脂中或使用分解助劑)。發(fā)氣量260～270mL/g。分解氣體主要是氮氣，有少量一氧化碳和二氧化碳等。本品易燃，與酸或酸霧接觸會迅速起火燃燒，故不能與這些物質(zhì)共同存放，并應(yīng)嚴禁明火。在水、乙醇、苯、**、**中的溶解度約為1。使用水楊酸、己二酸、鄰苯二甲酸等有機酸或尿素為發(fā)泡助劑，可以降低分解溫度（通常調(diào)節(jié)在90～130℃）。

N,N'-二甲基-N,N'-二亞硝基對苯二甲酰胺NTA (DNTA)

商品化產(chǎn)品中有效成分為70%，黃色粉末，空氣中分解溫度為105℃，樹脂中為90～105℃，發(fā)氣量為126mL/g，分解氣體主要是氮氣。純品為**物，對沖擊和摩擦敏感，故商品中充入惰性填料以增加安全性。

4.3 磺酰肼類苯磺酰肼BSH
淡黃色或白色細微粉末，空氣中分解溫度>95℃，塑料中分解溫度為95～100℃。發(fā)氣量為130mL/g，分解氣體中主要是氮氣，有少量水蒸氣。分解過程伴有發(fā)熱，使制品內(nèi)部溫度升高，故*好與碳酸氫鈉混合使用。本品分解后產(chǎn)生的含硫化合物具有臭味。

對甲苯磺酰肼TSH白色結(jié)晶細微粉末，易溶于堿，溶于甲醇、乙醇、甲乙酮，微溶于水、醛類，不溶于苯和甲苯。分解溫度100～110℃，放出氮氣和少量水，發(fā)氣量為110～125mL/g。在熱水中水解產(chǎn)生磺酸，并放出氮氣。常溫下無吸濕潮解現(xiàn)象，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。本品為低溫發(fā)泡劑，發(fā)生的氣體和分解殘渣無毒、無臭、不污染。本品不能與發(fā)泡劑H 并用，因這兩種發(fā)泡劑反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量，可導(dǎo)致制品內(nèi)部燒焦。本品也不宜與鉛鹽并用，以免產(chǎn)生黑色硫化鉛沉淀。

4,4'-氧化雙苯磺酰肼OBSH白色或淡黃色結(jié)晶粉末，分解溫度140～160℃，放出氮氣和水蒸氣，發(fā)氣量約為120mL/g。溶于環(huán)己酮、乙二醇、**，微溶于乙醇和溫水，不溶于苯和汽油。本品為適應(yīng)性極廣的發(fā)泡劑，有**發(fā)泡劑之稱。其結(jié)構(gòu)中雖然含有醚鍵，但非常穩(wěn)定。在樹脂中的分解溫度為120～140℃。使用碳酸氫鈉可使其活化，降低分解溫度。但本品在分解發(fā)泡時放出水，故對于忌水場合不適用。

1,3-二磺酰肼苯商品形式為50%本品與50%氯化石蠟的混合物，是含有灰白色細微粒子的膏狀物，在空氣中的分解溫度約為150℃，在塑料中的分解溫度為115～130℃，發(fā)氣量300mL/g。

對甲苯磺酰氨基脲

白色細微粉末，溶于二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、濃氫氧化銨和堿水，不溶于乙酸、**、四氯化碳、乙二醇、異丙醇、石油醚、甲苯和水。在空氣中的分解溫度為230℃，在塑料中的分解溫度為213～225℃。放出的氣體主要是氮氣和二氧化碳（約2:1）。分解后的固體殘余物主要是對二甲苯二硫化物和對甲苯磺酸銨，前者可溶于苯，后者可溶于水。本品為高溫氮氣發(fā)泡劑，特別適用于高溫加工的塑料。

4,4'-氧代雙苯磺酰氨基脲

本品為高溫發(fā)泡劑，分解溫度為210～220℃，發(fā)氣量約為145mL/g。放出的氣體主要是氮氣和二氧化碳。

2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪

白色或灰白色粉末，分解溫度235～275℃。發(fā)氣量約為247mL/g。放出的氣體主要是氮氣和二氧化碳。本品為高溫發(fā)泡劑。

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