发泡剂的特点（发泡剂的基础知识）

发泡剂是泡沫塑料制备用的最主要组分，指能在塑料中形成泡孔结构而添加的一类助剂。可分为物理发泡剂(Physical Blowing Agents, PBA)和化学发泡剂(Chemical Blowing Agents,CBA)。

1. 物理发泡剂

物理发泡剂是指在加工过程中至少挥发出一种气体作为发泡气体的发泡物质，包括三类：压缩惰性气体、可溶性易升华固体、低沸点挥发性液体，其中低沸点液体最为常用。低沸点挥发性液体是最常用的一类物理发泡剂，主要品种为脂肪烃(一般为含5～7个碳的碳氢化合物)、卤代烃(氟、氯)及其他低沸点的醇、醚酮及芳烃等.

常用的物理发泡剂性质

2. 化学发泡剂

化学发泡剂是指在加工过程中受热分解产生至少一种发泡气体(N2、CO2等)的发泡物质，可分为无机发泡剂和有机发泡剂两类。

无机发泡剂是最早使用的一类化学发泡剂，由于与树脂的相容性差、分解温度低、分解产生的气体(如NH3和CO2等)易于穿透泡膜等缺点，大大限制了在塑料中的应用。无机发泡剂一般不单用，而常与有机发泡剂并用于塑料中。常用的无机发泡剂品种有碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、亚硝酸钠及硼氢化钠等。

几种无机发泡剂性能

碳酸氢钠因分解温度适用于塑料而最常用。碳酸铵常以(NH4)2CO3·H2O、NH4HCO3、NH2COONH4等混合物形式使用，并加入白垩、滑石粉等无机粉体以防止产生大的破孔。

有机发泡剂是最常用的一类发泡剂，它在树脂中分散性好、分解温度窄、产生的气体不易从泡孔中逸出。常用的有偶氮类、亚硝基类、磺酰肼类等。偶氮类是最常用的一类有机发泡剂，其中偶氮二甲酰胺AC是偶氮类中应用最广泛的一类发泡剂， AC的分解温度可用发泡促进剂进行调整，一般可调整到150～205℃范围内。亚硝基类发泡剂为仅次于偶氮类的第二大发泡剂。

几种发泡剂促进剂调整的AC分解温度

常见的有机发泡剂

3. 发泡助剂

发泡助剂是一类与发泡剂并用，可调节发泡剂分解温度与分解速度，并能改进发泡工艺，稳定泡沫结构和提高泡沫质量的一类助剂。按其作用不同可分为发泡促进剂、发泡抑制剂、泡沫稳定剂及催化剂等。

发泡促进剂是指可以降低发泡剂分解温度的一类物质。具体品种：锌化合物如氧化锌、辛酸锌、硝酸锌及脂肪酸锌皂等；铅化合物如碳酸铅、邻苯二甲酸铅、亚磷酸铅、三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、硬脂酸铅及氧化铅等；镉化合物如辛酸镉、己酸镉、月桂酸镉、肉豆蔻酸镉及脂肪酸镉皂等，有机酸类如硬脂酸、月桂酸及水杨酸等，尿素与其衍生物以及氨基化合物如尿素、乙醇胺、氨水及二乙基胍等。发泡促进剂常与发泡剂AC及发泡剂H（二亚硝基五次甲基四胺）等并用。

发泡抑制剂能使发泡剂钝化，延长发泡开始的时间。常用发泡抑制剂：有机酸如马来酸和富马酸等；酰卤如硬脂酰氯和苯二甲酰氯等；酸酐如马来酸酐和苯二甲酸酐等；多元酚如对苯二酚和萘二酚等；多元醇如甘油等；含氮化物如脂肪族胺、酰胺、肟及异氰酸酯等；含硫化物如硫醇、硫酚、硫脲、硫化物及砜等；磷酸盐和亚磷酸盐等；醛及酮类如环己酮、乙醛及丙酮等。

泡沫稳定剂为一类表面活性剂，它可以稳定泡沫结构及改进发泡质量的一类助剂，其作用机理为降低发泡液体的表面张力，使之可以产生大量小气泡，并控制小气泡分布均匀，自动修复泡孔壁的薄弱处，使之不破泡。泡沫稳定剂的主要品种有：有机硅类、多元醇类、硅酮类、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸及其他非离子表面活性剂等，其加入量一般为0.5%～2.5%。“发泡灵”为最常用的泡沫稳定剂，它属于水溶性硅油，组成为聚硅氧烷与聚烷氧基醚的共聚物，常用于PU泡沫配方中。

4. 附常见的化学发泡剂介绍

4.1 偶氮类

偶氮二甲酰胺AC

桔黄色结晶粉末，溶于碱，不溶于醇、汽油、苯、吡啶等一般有机溶剂，难溶于水。分解温度190～210℃，不易燃。发气量为190～240mL/g，主要是氮气、一氧化碳和少量二氧化碳。室温贮存稳定，但在120℃以上时因分解产生大量气体，在密闭容器中易发生爆炸。

2,2′-偶氮二异丁腈AIBN

白色粉末，溶于甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、石油醚等有机溶剂，不溶于水。分解温度98～110℃，放出氮气，发气量120～140mL/g。室温下缓慢分解，应在10℃以下存放。分解发热量低，约125.6～167.5J/mol，故使用量高达40%也不致使制品烧焦，可制得洁白制品。毒性较大，这大大限制了其应用。近年来，其作为发泡剂应用已日渐缩小，主要用作聚合引发剂。

偶氮二甲酸二异丙酯

橙色油状液体，单独加热时，240℃下仍然稳定。使用铅盐、有机锡化合物、镉皂和锌皂等热稳定剂可以使其活化，降低分解温度。在100~200℃内的发气量为200～350mL/g。溶于常见的增塑剂。

偶氮二甲酸二乙酯

红色无气味的油状液体，分解温度110～120℃，发气量190mL/g，对水分和pH 变化敏感。金属盐（Cu、Fe、Co、Pb、Al、Sn 等金属）可促进分解。

4.2 亚硝基化合物类

二亚硝基五次甲基四胺（DPT）（发泡剂H）

淡黄色结晶粉末，本身无臭，在潮湿状态下有甲醛味。分解温度190～205℃(空气中)、130～190℃(树脂中或使用分解助剂)。发气量260～270mL/g。分解气体主要是氮气，有少量一氧化碳和二氧化碳等。本品易燃，与酸或酸雾接触会迅速起火燃烧，故不能与这些物质共同存放，并应严禁明火。在水、乙醇、苯、乙醚、丙酮中的溶解度约为1。使用水杨酸、己二酸、邻苯二甲酸等有机酸或尿素为发泡助剂，可以降低分解温度（通常调节在90～130℃）。

N,N'-二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺NTA (DNTA)

商品化产品中有效成分为70%，黄色粉末，空气中分解温度为105℃，树脂中为90～105℃，发气量为126mL/g，分解气体主要是氮气。纯品为爆炸物，对冲击和摩擦敏感，故商品中充入惰性填料以增加安全性。

4.3 磺酰肼类

苯磺酰肼BSH

淡黄色或白色细微粉末，空气中分解温度>95℃，塑料中分解温度为95～100℃。发气量为130mL/g，分解气体中主要是氮气，有少量水蒸气。分解过程伴有发热，使制品内部温度升高，故最好与碳酸氢钠混合使用。本品分解后产生的含硫化合物具有臭味。

对甲苯磺酰肼TSH

白色结晶细微粉末，易溶于碱，溶于甲醇、乙醇、甲乙酮，微溶于水、醛类，不溶于苯和甲苯。分解温度100～110℃，放出氮气和少量水，发气量为110～125mL/g。在热水中水解产生磺酸，并放出氮气。常温下无吸湿潮解现象，化学性质稳定。本品为低温发泡剂，发生的气体和分解残渣无毒、无臭、不污染。本品不能与发泡剂H 并用，因这两种发泡剂反应产生大量热量，可导致制品内部烧焦。本品也不宜与铅盐并用，以免产生黑色硫化铅沉淀。

4,4'-氧化双苯磺酰肼OBSH

白色或淡黄色结晶粉末，分解温度140～160℃，放出氮气和水蒸气，发气量约为120mL/g。溶于环己酮、乙二醇、乙醚，微溶于乙醇和温水，不溶于苯和汽油。本品为适应性极广的发泡剂，有万能发泡剂之称。其结构中虽然含有醚键，但非常稳定。在树脂中的分解温度为120～140℃。使用碳酸氢钠可使其活化，降低分解温度。但本品在分解发泡时放出水，故对于忌水场合不适用。

1,3-二磺酰肼苯

商品形式为50%本品与50%氯化石蜡的混合物，是含有灰白色细微粒子的膏状物，在空气中的分解温度约为150℃，在塑料中的分解温度为115～130℃，发气量300mL/g。

对甲苯磺酰氨基脲

白色细微粉末,溶于二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、浓氢氧化铵和碱水，不溶于乙酸、丙酮、四氯化碳、乙二醇、异丙醇、石油醚、甲苯和水。在空气中的分解温度为230℃，在塑料中的分解温度为213～225℃。放出的气体主要是氮气和二氧化碳（约2:1）。分解后的固体残余物主要是对二甲苯二硫化物和对甲苯磺酸铵，前者可溶于苯，后者可溶于水。本品为高温氮气发泡剂，特别适用于高温加工的塑料，

4,4'-氧代双苯磺酰氨基脲

本品为高温发泡剂，分解温度为210～220℃，发气量约为145mL/g。放出的气体主要是氮气和二氧化碳。

2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪

白色或灰白色粉末，分解温度235～275℃。发气量约为247mL/g。放出的气体主要是氮气和二氧化碳。本品为高温发泡剂。

文章来源：新材料研习社

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