發泡劑
能使塑料具有泡孔結構而加人的助劑稱為發泡劑。發泡劑可以是固體、液體或氣體。主要可分為物理發泡劑和化學發泡劑兩大類。
物理發泡劑
物理發泡劑(或稱為揮發性發泡劑)一般是能夠溶于聚合物中的低沸點液體或易升華的固體,在加工過程中受熱而釋發出大量氣體使塑料發泡。在此過程中只有物理形態發生了變化,而投有化學反應發生。
理想的物理發泡劑應滿足如下條件:
(1)無毒、無味、無污染、無腐蝕和不燃;
(2)與聚合物加工溫度匹配,放出的氣體對熱和化學藥品穩定;
(3)不影響聚合物的主要性能,與聚合物相溶性好;
(4)相對分子質量小、相對密度大;
(5)蒸發速率快,通過聚合物的擴散速率比空氣低;
(6)常溫下蒸氣壓低;
(7)價廉、來源廣。
物理發泡劑主要是脂肪烴、鹵代脂肪烴、低沸點醇、醚、酮和芳香烴等,其中最重要的是脂肪烴和鹵代脂肪烴兩類。
脂肪烴常為C5~C7的各種異構體,它們價廉、低毒,但可燃。脂肪烴主要用于聚苯乙烯泡沫塑料。
鹵代脂肪烴包括氯代和氟代兩類,是制做難燃泡沫塑料的首選發泡劉。缺點是有一定毒性。氯代烴主要用于聚苯乙烯和PVC泡沫塑料,如一氯甲烷和二氯甲烷,氯化乙烯是pvc和環氧泡沫塑料的輔助發泡劑。氟代烴相比之下性能更優,使用更廣.可以用于熱塑性和熱固性泡沫塑料,如聚乙烯、聚笨乙烯、醋酸纖維素、乙丙和苯丙共聚物、硬軟質聚氨酯、環氧、脲醛、酚醛等品種的泡沫制品。
通常,物理發泡劑較化學發泡劑要廉價得多,但需要專門的發泡設備和輔助設備、使投資增大。
化學發泡劑
化學發泡有兩種方法:一種是利用聚合物集體中的組分間發生反應而釋發出氣體副產物,如聚氨酯泡沫塑料的制備;另一種即采用化學發泡劑的方法?;瘜W發泡劑是有機或無機的熱敏化合物,在一定溫度下發生熱分解而放出一種或多種氣體,它們最重耍的兩個特性是分解溫度和發氣量。
理想的化學發泡劑應符合下列條件:
(1)發泡劑的分解溫度范圍較窄,放出的氣體既快又可控制;
(2)在聚合物中容易分散均勻;
(3)放出的氣體無腐蝕性。
(4)發泡劑和殘清均應無毒、無污染。
(5)發泡劑殘渣無色、無異昧、對聚合物性能無明顯影響、不出現噴霜;
(6)發泡劑分解時不大量放熱;
(7)發泡劑不影響硫化或熔融速率;
(8)貯藏時性能穩定;
(9)價廉。
化學發泡劑通常分為無機發泡劑和有機發泡劑兩類。
(1)無機發泡劑 無機發泡劑主要用于像膠工業,在塑料工業中便用很少,它們主要包括碳酸銨、碳酸氫銨等。碳酸氫鈉、亞硝酸銨、硼氯化鉀、鎘氯化鈉和過氧化氫等。無機發泡劑價廉,但發氣量和使用方便性能均不及有機發泡劑。
(2)有機發泡劑 有機發泡劑是目前使用最廣的發泡劑,其主要優點為:
1)在聚合物中分散性好;
2)分解溫度范困窄且可以控制;
3)分解氣體主要為氮氣,因而不易被液化、不燃不爆、擴散速度小,不容易從泡孔中逃逸,故發泡效率高。
有機發泡劑存在的主要問題如下:
(1)通常會有70%~80%的發泡劑殘渣遺留在聚合物內,有可能產生異昧和噴霜;
(2)發泡劑分解放出的熱量有可能造成發泡制品內部性能變劣,厚壁制作尤為突出;
(3)大多是易燃物,熱分解溫度低,貯運和使用時應注意防火和高溫。