發(fā)泡劑種類

按產(chǎn)生氣體方式的不同，發(fā)泡劑可分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類。

物理發(fā)泡劑

物理發(fā)泡劑主要是通過發(fā)泡劑物理狀態(tài)的變化來形成塑料中的泡孔。

理想物理發(fā)泡劑應(yīng)具備的條件為：

①惰性、無(wú)毒;

②和樹脂相容;

③在樹脂基體中的擴(kuò)散速度小;

④當(dāng)樹脂反應(yīng)放出熱量，或當(dāng)置到外部加熱時(shí)應(yīng)易于揮發(fā)。

通常，物理發(fā)泡劑分為三類：①壓縮氣體;②可溶性固體;③在沸點(diǎn)低于0℃的揮發(fā)性液體。

在加工過程中，當(dāng)壓力消除時(shí)，壓縮氣體膨脹，或液體受熱蒸發(fā)膨脹，或溶解的可溶性固體物質(zhì)升華而產(chǎn)生氣體。

常用的揮發(fā)性發(fā)泡劑品種有：含5～7個(gè)碳的脂肪烴;鹵代烴;低沸點(diǎn)的醇，醚、酮和芳烴。通常應(yīng)用物理發(fā)泡劑的工程塑料主要有ABS和酚醛樹脂等。

(1)二氧化碳發(fā)泡劑

一種是異氰酸酯和水反應(yīng)生成二氧化碳(水發(fā)泡)作為發(fā)泡劑，另一種是液體二氧化碳。

目前主要用于對(duì)絕熱性要求不高的供熱管道保溫、包裝泡沫塑料和農(nóng)用泡沫塑料等領(lǐng)域;液體二氧化碳發(fā)泡優(yōu)缺點(diǎn)與水發(fā)泡相同，目前主要用于聚氨酯軟泡。

(2)氫化氟氯烴(HCFC)發(fā)泡劑

分子中含有氫，化學(xué)特性不穩(wěn)定，比較容易分解。

目前商業(yè)上可以替代CFC-11最成熟的產(chǎn)品為HCFC-14LB，它與多元醇和異氰酸酯的相溶性好，在不增加設(shè)備的條件下可以直接用HCFC-14LB代替CFC-11，在達(dá)到同樣密度和相近的物理特性泡沫體時(shí)用量要少于CFC-11。HCFC-141B的缺陷在于原料價(jià)格較高，對(duì)某些ABS和高抗沖擊性聚苯乙烯具有溶解性，且其導(dǎo)熱系數(shù)比CFC-11高，因此需要得到的泡沫體密度較高，才可以達(dá)到隔熱效果。

(3)烴類發(fā)泡劑

用于聚氨酯發(fā)泡劑的烴類化合物主要是環(huán)戊烷，特別是環(huán)戊烷的硬泡體系具有導(dǎo)熱系數(shù)較低和抗老化性能，ODP值為零等優(yōu)點(diǎn)，常被用于冰箱、冷庫(kù)和建筑的隔熱保溫等領(lǐng)域，已經(jīng)成為我國(guó)硬泡CFC-11替代品的首選。

(4)氫化氟烷烴(HFC)發(fā)泡劑

HFC類化合物ODP值為零，在軟質(zhì)PU泡沫生產(chǎn)中是CFC-11理想的替代產(chǎn)品，早期的HFC類發(fā)泡劑主要是HFC-134A和HFC-152A，這兩種發(fā)泡劑具有低分子量和低沸點(diǎn)，達(dá)到相同密度和相近物理特性泡沫體時(shí)，用量比CFC-11用量少，并且性能比較穩(wěn)定，但是它們的缺陷在于導(dǎo)熱系數(shù)比較高，且在一般多元醇中的溶解度較低，加工含有HFC-134A和HFC-152A的組合聚醚相對(duì)比較困難，另外需要發(fā)泡設(shè)備以滿足加工要求。

化學(xué)發(fā)泡劑

化學(xué)發(fā)泡劑又稱分解性發(fā)泡劑。它們能均勻地分散于樹脂中，受熱分解，可產(chǎn)生至少一種氣體。可分為無(wú)機(jī)發(fā)泡劑和有機(jī)發(fā)泡劑兩類。有機(jī)發(fā)泡劑是塑料中使用的主要發(fā)泡劑，主要是偶氮類、亞硝基類和磺酰肼類。另外還有一些發(fā)泡劑組成物，其發(fā)泡氣體是通過兩個(gè)組分間的吸熱反應(yīng)而釋放出來的。

1偶氮類

桔黃色結(jié)晶粉末，相對(duì)分子質(zhì)量116.1，相對(duì)密度1.65，細(xì)度(200目通過)≥99.5%，水分≤0.1%，灰分≤0.1%。溶于堿，不溶于醇、汽油、苯、吡啶等一般有機(jī)溶劑，難溶于水。分解溫度190～205℃，不易燃。發(fā)氣量為200～300ml/g，主要是氮?dú)狻⒁谎趸己蜕倭慷趸肌Ｊ覝刭A存穩(wěn)定，有自熄性，但在120℃以上時(shí)因分解產(chǎn)生大量氣體，在密閉容器中易發(fā)生爆炸。

用途：適用于PE、PVC、PS、PP、ABS等。其分解產(chǎn)物無(wú)毒、無(wú)臭、不污染，可以制得純白的泡沫體。本品分解溫度高，產(chǎn)生的氣泡均勻、致密。適用于閉孔泡沫體、常壓或加壓發(fā)泡體，厚的或薄的發(fā)泡體等各種發(fā)泡制品。如PVC和增塑糊發(fā)泡體，聚烯烴的壓延和模塑發(fā)泡體，發(fā)泡人造革等。

2-偶氮二異丁腈

白色結(jié)晶粉末，相對(duì)密度1.1，揮發(fā)分1%，甲醇不溶物0.1%，熔點(diǎn)>99℃。溶于甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、石油醚等有機(jī)溶劑，不溶于水。分解溫度98～110℃，放出氮?dú)猓l(fā)氣量130～155ml/g。室溫下緩慢分解，30℃下貯存數(shù)月后顯著變質(zhì)，故本品應(yīng)在10℃以下存放。

用途：特別適用于PVC，還可用于環(huán)氧樹脂、PS、酚醛樹脂及橡膠等。分解發(fā)熱量低，約125.6～167.5J/mol，故使用量高達(dá)40%也不致使制品燒焦，可制得潔白制品。本品分解溫度低，可用于普通的PVC糊。毒性較大，這大大限制了其應(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。

3偶氮二甲酸二異丙酯

橙色油狀液體，相對(duì)分子質(zhì)量202，凝固點(diǎn)2.4℃，沸點(diǎn)75.5℃(33.31Pa)，單獨(dú)加熱時(shí)，240℃下仍然穩(wěn)定。使用鉛鹽、有機(jī)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。

用途：液體發(fā)泡劑，適用于PE、PP、PVC等。在塑料中易分散，泡孔結(jié)構(gòu)均勻致密，分解產(chǎn)物無(wú)臭、無(wú)毒、無(wú)色、不污染，可以制造色澤極淺的泡沫塑料。調(diào)整配方和加工條件，可制得閉孔或開孔泡沫體。

4偶氮二甲酸鋇

亮黃色粉末，相對(duì)分子質(zhì)量253.37，相對(duì)密度1.67，分解溫度240～250℃。發(fā)氣量170～175ml/g，分解產(chǎn)生氮?dú)狻⒁谎趸肌⒍趸肌⑻妓徜^等。在普通溶劑中不溶。

用途：高溫發(fā)泡劑。分解溫度高，加工安全性好。適用于軟化點(diǎn)高的聚合物，特別是PP。作為尼龍樹脂的注塑成型和擠塑成型用發(fā)泡劑也有良好的效果。還可用于硬質(zhì)和半硬質(zhì)PVC、ABS等。

5偶氮二甲酸二乙酯

紅色無(wú)氣味的油狀液體。相對(duì)分子質(zhì)量174.16。分解溫度110～120℃。發(fā)氣量190ml/g。溶于增塑劑。貯存穩(wěn)定。對(duì)硫化促進(jìn)劑無(wú)反應(yīng)。對(duì)水分和pH變化敏感。金屬鹽(Cu、Fe、Co、Pb、Al、Sn等金屬)可促進(jìn)分解。

用途：PVC及其共聚物、PE、聚酯、環(huán)氧樹脂、PS、橡膠的發(fā)泡劑。用量為0.5～10%。

6偶氮胺基苯

黃棕色結(jié)晶，有特殊氣味。相對(duì)分子質(zhì)量197.24。熔點(diǎn)96～98℃，分解溫度150℃。發(fā)氣量113ml/g。貯存穩(wěn)定。易從制品表面析出結(jié)晶，在酸性介質(zhì)中會(huì)在較低溫度下分解，屬于污染性發(fā)泡劑。

用途：可作為PVC及其共聚物、PS、PE、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、生膠和橡膠、硅酮聚合物的發(fā)泡劑。用量0.1～5%。

7亞硝基化合物類

淡黃色結(jié)晶粉末，本身無(wú)臭，在潮濕狀態(tài)下有甲醛味。相對(duì)分子質(zhì)量186.18。相對(duì)密度：1.45。溶解度(室溫，g/100g溶劑)：甲乙酮1.6、吡啶1.8、乙酰乙酸乙酯2.6、乙腈5.6、嗎啉2.0、1-硝基丙烷1.4、二甲基甲酰胺14.7。在水、乙醇、苯、乙醚、丙酮中的溶解度約為1。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?dú)猓猩倭恳谎趸己投趸嫉取１酒芬兹迹c酸或酸霧接觸會(huì)迅速起火燃燒，故不能與這些物質(zhì)共同存放，并應(yīng)嚴(yán)禁明火。

用途：作為發(fā)泡劑多用于PVC。發(fā)氣量大，發(fā)泡效率高。使用水楊酸、己二酸、鄰苯二甲酸等有機(jī)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℃)。分解時(shí)發(fā)熱量大，易造成厚制品的“芯燒”，且分解產(chǎn)物有惡臭。并用尿素后可消除臭味。本品在PVC中的用量約為7～15%。

8N,N’-二甲基-N,N’-二亞硝基對(duì)苯二甲酰胺

商品化產(chǎn)品中有效成分為70%。黃色粉末，相對(duì)分子質(zhì)量250.21，相對(duì)密度1.2。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?dú)狻＜兤窞楸ㄎ铮瑢?duì)沖擊和摩擦敏感，故商品中充入惰性填料以增加安全性。

用途：可用作PVC發(fā)泡劑，特別適用于PVC糊，不使用發(fā)泡助劑即可制得開孔和閉孔的泡沫體。分解生熱小，可用于厚制品，分解殘余物無(wú)污染，但在塑料中會(huì)噴霜。

9磺酰肼類——苯磺酰肼

淡黃色或白色細(xì)微粉末，相對(duì)分子質(zhì)量172.20。相對(duì)密度1.43～1.48，熔點(diǎn)99℃。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?dú)猓猩倭克魵狻?/font>