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一、發(fā)泡劑的定義及分類
1.1. 發(fā)泡劑定義
發(fā)泡劑是指能在塑料中形成泡孔結構，即制造泡沫塑料而添加的一類助劑。它們能在特定的條件下產(chǎn)生大量氣體，在形成的這些含有連續(xù)或不連續(xù)氣孔（即開孔或閉孔），使塑料形成氣固相結合的多孔結構材料，可降低塑料的密度和硬度，或增強其隔音性和隔熱性。
1.2 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)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類。
二、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。
2.1. 理想物理發(fā)泡劑應具備的條件為：
①惰性、；
②和樹脂相容；
③在樹脂基體中的擴散速度小；
④當樹脂反應放出熱量，或當置到外部加熱時應易于揮發(fā)。
2.2. 物理發(fā)泡劑的分類
通常，物理發(fā)泡劑分為三類：① 壓縮氣體；② 可溶性固體；③ 在沸點低于0℃的揮發(fā)性液體。
在加工過程中，當壓力消除時，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升華而產(chǎn)生氣體。
2.3. 常用物理發(fā)泡劑品種
常用的揮發(fā)性發(fā)泡劑品種有：含5～7個碳的脂肪烴；鹵代烴；低沸點的醇，醚、酮和芳烴。通常應用物理發(fā)泡劑的工程塑料主要有ABS和酚醛樹脂等。
2.3.1. 二氧化碳發(fā)泡劑
一種是異氰酸酯和水反應生成二氧化碳（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)用泡沫塑料等領域；液體二氧化碳發(fā)泡優(yōu)缺點與水發(fā)泡相同，目前主要用于聚氨酯軟泡。
2.3.2. 氫化氟氯烴（HCFC）發(fā)泡劑
分子中含有氫，化學特性不穩(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，在不增加設備的條件下可以直接用HCFC-14LB代替CFC-11，在達到同樣密度和相近的物理特性泡沫體時用量要少于CFC-11。HCFC-141B的缺陷在于原料價格較高，對某些ABS和高抗沖擊性聚苯乙烯具有溶解性，且其導熱系數(shù)比CFC-11高，因此需要得到的泡沫體密度較高，才可以達到隔熱效果。
2.3.3. 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熱系數(shù)較低和抗老化性能，ODP值為零等優(yōu)點，常被用于冰箱、冷庫和建筑的隔熱保溫等領域，已經(jīng)成為我國硬泡CFC-11替代品的。
2.3.4. 氫化氟烷烴（HFC）發(fā)泡劑
HFC類化合物ODP值為零，在軟質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，達到相同密度和相近物理特性泡沫體時，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的組合聚醚相對比較困難，另外需要發(fā)泡設備以滿足加工要求。
三、化學發(fā)泡劑
化學發(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。
3.1. 化學發(fā)泡劑分類
可分為無機發(fā)泡劑和有機發(fā)泡劑兩類。有機發(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)泡氣體是通過兩個組分間的吸熱反應而釋放出來的。
有機發(fā)泡劑存在的問題：
3.1.1. 有機發(fā)泡劑發(fā)氣量一般僅是無機發(fā)泡發(fā)泡劑的15%-30%，殘渣量大，其中包括水和揮發(fā)性物質，有時會有臭味和表面噴霜；
3.1.2. 發(fā)泡的分解發(fā)熱量大，難以去除，尤其在制品壁厚度大的情況下，會使內部塑料過熱而分解，降低性能；
3.1.3. 發(fā)泡劑幾乎都是易燃品，分解溫度低，儲存和使用都必須小心。
3.2. 常用化學發(fā)泡劑品種
主要有偶氮類、亞硝基化合物類、磺酰肼類
3.2.1. 偶氮二甲酰胺
發(fā)泡劑AC，桔黃色結晶粉末，相對分子質量116.1，相對密度1.65，細度（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，主要是氮氣、一氧化碳和少量二氧化碳。室溫貯存穩(wěn)定，有自熄性，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)生爆炸。
用途：適用于PE、PVC、PS、PP、ABS 等。其分解產(chǎn)物、無臭、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。
韌小編注：約在15年前，有一個客戶注塑阻燃級TPV，發(fā)覺收縮厲害（產(chǎn)品厚度有5mm），他自己加了一點AC發(fā)泡劑，收縮痕沒有了，不過表面有點花，這是我次知道，原來發(fā)泡劑還可以防收縮用。
3.2.2. 2，2'-偶氮二異
白色結晶粉末，相對密度1.1，揮發(fā)分1%，甲醇不溶物0.1%，熔點>99℃。溶于甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、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130～155ml/g。室溫下緩慢分解，30℃下貯存數(shù)月后顯著變質，故本品應在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，這大大限制了其應用。近年來，其作為發(fā)泡劑應用已日漸縮小，主要用作聚合引發(fā)劑。
3.2.3. 偶氮二甲酸二異丙酯
橙色油狀液體，相對分子質量202，凝固點2.4℃，沸點75.5℃(33.31Pa)，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，泡孔結構均勻致密，分解產(chǎn)物無臭、、無色、不污染，可以制造色澤極淺的泡沫塑料。調整配方和加工條件，可制得閉孔或開孔泡沫體。
3.2.4. 偶氮二甲酸鋇
亮黃色粉末，相對分子質量253.37，相對密度1.67，分解溫度240～250℃。發(fā)氣量170～175ml/g，分解產(chǎn)生氮氣、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鋇等。在普通溶劑中不溶。
用途：高溫發(fā)泡劑。分解溫度高，加工性好。適用于軟化點高的聚合物，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。還可用于硬質和半硬質PVC、ABS 等。
3.2.5. 偶氮二甲酸二乙酯
紅色無氣味的油狀液體。相對分子質量174.16。分解溫度110～120℃。發(fā)氣量190ml/g。溶于增塑劑。貯存穩(wěn)定。對硫化促進劑無反應。對水分和pH 變