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发泡剂


发泡剂是指能在塑料中形成泡孔结构．即制造泡沫塑料而添加的一类助剂。它们能在特定的条件下产生大量气体，使塑料形成气固相结合的多孔结构材料，在形成的这些含有连续或不连续气孔(即开孔或闭孔)的材料小．由于气相的存在．不但增大了材料的比体积，而且还赋予材料许多特定的气固相相结合的有益性能：发泡塑料制品较非发泡塑料制品密度小、质轻，具有良好的绝热性、吸声性，调湿性、电气绝缘性以及优良的机械减震性，软质泡沫塑料还具有高度的柔性．同时高分散的密闭气孔还使塑料具有较大的浮力，而连续的气孔使其具有极好的毛细管渗透性，微小的气泡还通过改变塑料的折射率而改善其透明性，一些硬质或具有硬皮层的结构泡沫塑料还具有一定的强度。由于上述原因，泡沫塑料现已广泛应用于保温、隔热、隔音、绝缘、吸湿、减震、救护、家具和建材等方面，成为交通、机电、建筑、渔业、日用、家具等部门不可缺少的材料．
按产生气体方式的不同，发泡剂可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。物理发泡剂主要是通过发泡剂物理状态的变化来形成塑料中的泡孔的。理想物理发泡剂应具备的条件为：①惰性、无毒；②和树脂相容；③在树脂基体中的扩散速度小；④当树脂反应放出热量，或当置到外部加热时应易于挥发．
通常，物理发泡剂分为三类：①压缩气体；②可溶性固体：③在沸点低于0℃的挥发性液体。
在加工过程中，当压力消除时，压缩气体膨胀，或液体受热蒸发膨胀，或溶解的可溶性固体物质升华而产生气体。在物理发泡剂中，挥发性液体是主要的一类发泡剂。由于液体蒸发是一个吸热过程，因而用挥发性物理发泡剂时体系温度容易控制，可防止聚合物的热降解，避免中心烧焦，有利于制得较厚的发泡体．常用的挥发性发泡剂品种有：含5～7个碳的脂肪烃；卤代烃；低沸点的醇，醚、酮和芳烃．
在物理发泡剂中，氯氟烃(CFC)由于对臭氧层的破坏而受到限制。目前，用以部分替代CFC的物理发泡剂主要是二氯甲烷，、氯仿等．虽然它们的应用可以减小CFC的用量，但仍不能彻底根除CFC对臭氧层的破坏，况且氯仿对臭氧层也有一定的破坏作用，而极易燃烧，使用不安全，因此，对于实现完全不用CFC等对臭氧层破坏的物质的最终目标来说，任重而道远．通常应用物理发泡剂的工程塑料主要有ABS和酚醛树脂等。
化学发泡剂又称分解性发泡剂，它们是能均匀地分散于树脂十并且当其受热时能发生分解产生至少一种气体的化学物质。理想的化学发泡剂应具备以下条件。
①单位质量的发气量大，发气速率能调节。
②无色、无臭的化合物，分解残余物无毒性，无不良气味，对塑料不产生着色和污染，不析出。
③放出的气体无腐蚀、无刺激、无毒和不燃．
④本身具有一定的稳定性，以便于贮存和运输。
⑤分解放热小，产生的气体在树脂熔体中的扩散速度小。
⑥不影响树脂固化或交联反应的进行，对聚合物的稳定性及耐候性无影响。
⑦价格便宜。
化学发泡剂分为无机发泡剂和有机发泡剂两类。无机发泡剂主要包括以下几种。
①碳酸氢钠  分解温度较低，一般为100～140℃，发泡时间长，用量较有机发泡剂多．加入脂肪酸之类的助剂会有助于分解生成的水蒸气的分散，获得均匀的气孔。由于碳酸氢钠在树脂中的分散性差，为获得均匀细微的气泡，常将其与少量矿物油或液体石靖、卵磷脂混合研细后使用．一般作为助发泡剂与有机发泡剂并用，主要用于橡胶发泡制品，在塑料中应用较少。
②碳酸铵  确切地说，作为发泡剂在工业上使用的是碳酸氢铵和氨基甲酸铵的混合物或复盐，习惯上也把它叫做碳酸铵．碳酸胺在30℃左右即开始分解，在55一66℃下分解十分剧烈，其分解产物为氨、二氧化碳和水，发气量大约为700～980mL／g，在一般的化学发泡剂中是最高的，但其贮藏稳定性差．在聚合物中分散困难且具有氨味，所以应用受到限制。可用于酚醛树脂、脲醛树脂等工程塑料的发泡剂和聚氨酯泡沫的辅助发泡剂。
③碳酸氢铵  分解温度30一60℃，放出的气体主要是氨气、二氧化碳，发气量为700一850mL／g，分解过程中还生成水，由于分解反应是可逆的，因此，高压会抑制气体的产生。在工程塑料中主要用于酚醛树脂和脲醛树脂。
有机发泡剂是目前塑料工业使用最广的发泡剂，按其结构可分为偶氮化合物、亚硝基化合物，磺酰胺类及其他如叠氮化合物、重氮氨基苯等。在热作用下，有机发泡剂会产生氮气(同时也分别产生少量的NH3、CO、CO2、H2O及其他气体)从而起发泡作用  其优点主要是：在聚合物中的分散性较好；分解温度范围较窄，且能控制；分解产生的气体以氮气为主，因此不会燃烧、。其缺点主要是：氮气不容易液化且扩散速度小，不容易从发泡体中逸出，因而发泡率高。
此外，在制备发泡塑料制品时，有时还需要添加发泡促进剂或发泡抑制剂。发泡促进剂和发泡抑制剂是能够促进或抑制发泡剂的分解，改变发泡剂的分解温度的化学物质。

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