第十五章 发泡剂9.25

1第十五章发泡剂2011-9-192泡沫塑料是以塑料为基本组分，含有大量气泡的材料。因此，泡沫塑料也可以说是以气体为填料的复合材料。密度低、隔热性优良、隔音效果好、比强度高3MarketforpolymericfoamintheUSAbyresinfamily(millionkg).AAGR(averageannualgrowrate)4发泡聚丙烯的优点优良的耐热性优良的力学性能显著的隔热性耐化学腐蚀性好可回收再利用良好的耐应力开裂性能良好的回弹性，并有高冲击能吸收能力降解性能明显优于发泡PS和发泡PE5发泡聚丙烯应用范围广泛食品包装材料缓冲包装材料热绝缘材料汽车的内部件合成木材建筑材料体育用品工业6应用领域关键性能实例制品照片缓冲包装能量吸收性、表面柔软计算机、高级医疗器具、精密仪器、声像材料、照相机、玻璃陶瓷、工艺品、各种家用电器包装用的角垫、衬垫、鞍垫、封装物、装箱插入物、覆盖片、衬料食品包装卫生无毒、耐食用油、化学稳定性、耐热性盘、碟、碗、盒、盆、饮料杯、瓶用密封垫、肉品包装、微波炉餐具、一次性餐具热绝缘低热导率、耐热性热水管、暖房、储藏室的绝缘，太阳能水加热器、空调保温管，高温蓄电池的隔热材料，发动机室和车间的隔热材料，暖器保温套、汽车顶棚，冷却器的隔热材料，液态气体的保温材汽车轻质、热成型性、能量吸收性、耐热性、吸音头枕、仪表板、门衬、方向盘、轮胎罩、行李仓内衬、座位靠背装饰、遮阳板、保险杠芯材、空调阻隔板、地毯支撑材料、顶板、侧护板、门内板吸能保护垫、缓冲垫、消音内插件、后置发动机分隔间、发动机护罩建筑低热导率、低水蒸汽透过性、吸音密封剂支持物、伸缩缝填料、密封条、固化毯、铺地材料、屋顶衬料、建筑模板、合成木材体育休闲漂浮性、低吸水性、能量吸收性救生衣、滑水带、冲浪板、游泳救护品、水池罩、体操毯、壁垫和运动垫、野营毯工业应用可压缩性、耐油性、漂浮性垫圈、封油环、防震垫、浮筒、油栅、环状浮袋、护舷材、体操垫7冲击吸收性优良、缓冲减震性和回弹性优异、耐低温，热导率低，隔热保温性能优异，尺寸稳定性高耐化学性优于PS耐水性和耐候性优于PU优良的二次加工性能，能加热层压或黏合剂复合生产、使用和回收处理过程中都不使用和不产生有毒、有害物质，环境友好发泡聚乙烯的特点89XPE应用10材料进行发泡过程包括气泡生成、气泡成长和气泡稳定三步骤。气泡的生成与发泡剂有关，而气泡的成长和稳定与聚合物粘度、气泡内外压有关。11聚乙烯和聚丙烯发泡中的问题在未达到熔点前树脂几乎不流动，而熔融后，粘度直线下降，这种状况很难保住发泡气体；泡沫体从熔融态到结晶态要放出大量的热，再加上熔融体比热大，因此从熔融态到定型固化时闻长，不利于气体在发泡过程中保持；气体透过率较高，易造成泡孔塌陷，使发泡过程中气体逃逸，泡沫不能稳定12交联和发泡的关系13发泡剂的应用历史（1）1864年Hancock在天然橡胶制造开孔海绵中利用碳酸胺和挥发性液体作为发泡剂。（3）1940年，杜邦公司将二偶氮氨基苯用作了发泡剂。（2）20世纪30~50年代，开发了压缩氮气在高压下膨胀制造闭孔海绵的Rubatex法。无机发泡剂有机发泡剂物理发泡剂14常用的无机发泡剂（1）碳酸盐——碳酸胺、碳酸氢铵和碳酸氢钠碳酸胺：便宜发气量大不稳定分散困难氨味碳酸氢铵：分解温度高稳定分解可逆速度可控孔均匀氨味碳酸氢钠：无氨味发气量低残渣有碱性（2）亚硝酸盐——NH4Cl和NaNO2分解反应不可逆加压发泡含氮气或氮的氧化物橡胶硫化（3）碱金属的硼氢化物价格昂贵易燃易爆15常用的有机发泡剂（1）芳香族的偶氮化合物——二偶氮氨基苯相溶性、分散性良好变色刺激（2）N-亚硝基化合物——N,N-二亚硝基五次甲基四胺发气量最大分解热大在酸性介质中不稳定（3）酰肼类化合物——芳香族的磺酰肼类分解温度放热量适中残渣无污染16发泡剂评价的技术指标分解温度发泡剂产生气泡的温度。在聚合物一定黏度范围内进行发泡才能得到性能优良的发泡体。温度太高或太低都会影响发泡效率。所以，分解温度一定意义上决定了发泡的效率。发气量单位重量的发泡剂所产生的气体的体积。是衡量发泡剂效率的指标，发气量高，发泡剂用量可以相对少一些，残渣也较少。17有机发泡剂相比较的优势（1）有机发泡剂的分解反应放热，达到一定的温度即可急剧分解，且发气量比较稳定，发泡剂用量和发泡率的关系可以预测。而无机发泡剂的分解多为吸热反应，分解速度缓慢，发炮率难以控制。（2）有机发泡剂所产生的气体主要是N2。而无机发泡剂可以产生CO2、CO、NH3、H2O、H2和O2等许多种气体。而因为N2对聚合物的透过率最小，所以有机发泡剂的发泡效率比较高。18有机发泡剂所产生的气体主要是氮气，而无机发泡剂所产生的气体则有CO2、CO、NH3、H2O、H2、O2等多种气体。气体对聚合物的透过率以氮气为小，因此氮气作为有效的发泡气体效果高。19有机发泡剂自身优点（1）聚合物中的分散性好（2）热分解温度窄，易于控制（3）所产生的氮气不燃烧、不爆炸、不易液化、扩散速度小，并且发泡效率高。（4）粒子小，发泡体的泡孔小（5）品种繁多20有机发泡剂自身缺点（1）发泡后残渣较多，残渣有时会引起异臭，污染聚合材料。（2）放热量较高时，会在发泡体系内外产生较大的温度剃度，造成内部温度过高而损坏聚合物的物化性能。（3）多为一些抑燃物，在贮存和使用的过程当中不是很方便。21发泡助剂定义在发泡过程中，凡能与发泡剂并用并能调节发泡剂分解温度和分解速度，或能改进发泡工艺，稳定泡沫结构和提高发泡体质量的物质，均可以称作发泡助剂。其中用于改变发泡剂分解温度的助剂可称为助发泡剂，或发泡促进剂，或发泡抑制剂。其多数品种是用来降低发泡剂分解温度的。22工业上常用的发泡助剂尿素衍生物和氨基化合物：尿素、二乙基胍、乙醇胺和氨水等有机酸：硬酯酸、月桂酸、苯甲酸和水杨酸等有机酸或无机酸的盐：硬酯酸锌、月桂酸钡、三盐基硫酸铅、硫酸钾铝等碱土金属的氧化物：氧化锌、氧化铝等多元醇：甘油、山梨醇等有机硅化合物23发泡剂的选择原则（1）热分解温度尽可能的窄（2）热分解的反应速度可控，有足够的气速（3）所产生的气体无腐蚀性，易分散和溶解在聚合物体系中（4）分解的放热量不是很大（5）分解残渣不应有不良气味、并且低毒、无色，不污染聚合材料，不影响聚合物材料的物化性能。最好，还能与聚合物材料相溶，不发生残渣的喷霜现象（6）贮存稳定，价格便宜，来源充足24知识点发泡现象发泡剂泡沫塑料无机发泡剂和有机发泡剂的主要优缺点是什么？