发泡剂品种、性能及应用介绍

根据发泡气体的来源，可将发泡剂分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。在实际生产中，这两种发泡剂可以同时使用。

1.物理发泡剂

此类发泡剂在塑料发泡过程中，自身不发生任何化学变化，只是通过物理状态的改变产生大量气体使塑料发泡。物理发泡剂又可以分为：压缩性气体发泡剂；低沸点液体发泡剂；固态发泡球；超临界流体及水等，其中低沸点液体发泡剂最为常用。

（1）压缩性气体发泡剂 这类发泡剂的化学活性弱，无毒、惰性、不燃，对大多数聚合物都具有低穿透性。常用的有N₂和CO₂。用压缩性气体进行发泡时，一般都要经过强烈的机械搅拌，使气体在聚合物熔体或液体中混合均匀。用于挤出发泡和注射发泡时，需设置专用的输送装置。压缩性气体发泡剂主要用于聚烯烃、PVC及PS等树脂中。

（2）低沸点液体发泡剂 这类发泡剂在常压下沸点低于70℃。在被注入聚合物熔体时呈液态，这样有利于发泡剂与聚合物熔体均匀混合，然后通过减压，使熔体中的发泡剂汽化，形成气泡。表2-26为常用的低沸点发泡剂。

表2-26 常用的低沸点发泡剂

表2-26所示的低沸点发泡剂中，前6种发泡剂毒性低，戊烷和丁烷具有很高的发泡效率，但易燃；二氯甲烷具有阻燃性，但毒性大。后四种发泡剂统称为氟利昂。由于氯氟烃类物质消耗臭氧层，导致全球气候恶化，1987年《蒙特利尔议定书》签署，发达国家在2003年前禁用，我国规定在2005年前完全停止使用氯氟烃类化合物作为发泡剂。

（3）固态发泡球 固态发泡球是利用发泡球直接在聚合物中形成空穴来实现发泡成型的。其成型过程与其他发泡剂不同，不用经过发泡过程，而只是一个复合过程，大多采用浇注法成型。这种成型方法只适用于少数塑料。

（4）超临界流体 超临界流体是指温度和压力均高于其临界点的流体，该流体既有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，又具有低粘度、低表面张力的特性。用来发泡的超临界流体有N₂、丁烷、CO₂等，其中超临界CO₂的研究较为广泛，因为其无色、无味、无毒、价廉且临界条件容易达到。但是CO₂气体对某些聚合物熔体（如LDPE、HDPE、PP等）的渗透性较大，会影响发泡效率，而且使用CO₂作为发泡剂对环境也有影响。众所周知，温室效应就是CO₂引起的。

（5）水发泡 目前，国内外对水发泡泡沫塑料的热分解研究日益重视，但研究工作还不够全面，尤其在水发泡泡沫热分解动力学研究方面还不够，而且生产水发泡泡沫塑料的原料和工艺正处在探索阶段，很难得出普遍结论。目前，水发泡应用最多的是聚氨酯（PU）。PU的全水发泡实际上属于化学发泡，通过水与异氰酸酯反应生成CO₂气体作为发泡气源。水发泡技术将是今后泡沫塑料生产的一个重要发展方向。(www.xing528.com)

2.化学发泡剂

此类发泡剂在发泡过程中，自身发生化学变化，分解放出气体（如CO₂、N₂或NH₃）使聚合物发泡。化学发泡剂又分为无机化学发泡剂和有机化学发泡剂。

（1）无机化学发泡剂 无机化学发泡剂在聚合物中不易分散均匀，产生的CO₂容易透过膜壁散逸，分解放出气体的温度范围也难控制，常被用作助发泡剂。无机化学发泡剂种类有限，常用的品种有碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、亚硝酸钠及硼氢化钠等。具体性能见表2-27。

表2-27 无机发泡剂的性能

（2）有机化学发泡剂 有机化学发泡剂一般为固体粉末，它们在加热时即分解放出气体（通常为N₂或NH₃），使塑料产生细胞状结构。这是目前应用最广泛的发泡剂，它在树脂中分散性好，分解温度范围窄，产生的气体不易从泡孔中逸出。缺点是价格稍高，有些品种有毒，残渣在树脂中有增塑作用。可供选择的有机化学发泡剂品种繁多，物理形态也各自不同，主要有偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物、叠氮化合物和三嗪类等。其中偶氮类是最常用的一类发泡剂，代表产品为偶氮二甲酰胺（即AC发泡剂），其发气量大，泡孔均匀，适用于各类闭孔泡沫塑料；亚硝基类发泡剂为仅次于偶氮类的第二大发泡剂。具体品种、性能和应用见表2-28。

表2-28 有机发泡剂品种、性能和应用

（续）