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发泡剂的选择

更新时间:2020.06.11     作者:管理员      浏览次数:37

发泡剂就是使对象物质成孔的物质,它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体,并在聚合物组成中形成细孔的化合物;物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化,即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的;发泡剂均具有较高的表面活性,能有效降低液体的表面张力,并在液膜表面双电子层排列而包围空气,形成气泡,再由单个气泡组成泡沫。化学发泡剂又有无机发泡剂和有机发泡剂之分。

有机发泡剂主要有以下几类:偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物。

无机发泡剂主要有以下类别:

碳酸盐:主要是碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠。其中碳酸氢钠是白色粉末,比重2.16。分解温度约为100-140℃,并放出部分CO2,到270℃时失去全部CO2。

水玻璃:即硅酸钠,与玻璃粉料混合并加热到850℃左右时,与玻璃反应并放出大量气体,同时能加强材料抗压和抗拉强度,主要作为制备泡沫玻璃的发泡剂使用。

碳化硅:当前泡沫玻璃工业生产中所使用的主要发泡剂,800-900℃烧结时放出大量气体。

碳黑:也是一种非常好用的发泡剂,加热放出CO2,发泡效果好,但缺点是价格较高。

常用的物理发泡剂有低沸点的烷烃和氟碳化合物。物理发泡剂是复配型物理发泡剂,具有发泡倍数高、泡沫稳定性好、泌水量低等优点。物理发泡剂已广泛应用于防火板、轻质隔墙板等发泡菱镁制品的生产,并且在某些产品中具有事关成败的关键性作用。

活性剂

阴离子表面活性剂水溶液在机械作用力引入空气的情况下,产生大量泡沫,在纸面石膏板、发泡混凝土领域大量应用。发泡剂的实质就是它的表面活性作用。没有表面活性作用,就不能发泡,也就不能成为发泡剂,表面活性是发泡的核心。

常用的表面活性剂类发泡剂有:十二烷基硫酸钠(K12)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、松香皂类发泡剂、动植物蛋白类发泡剂、纸浆废液等。

发泡剂选择要点

有机发泡剂存在的问题是:(1)、发气量小,一般仅是无机发泡发泡剂的15%-30%,残渣量大,其中包括水和挥发性物质,有时会有臭味和表面喷霜;(2)、发泡的分解发热量大,难以去除,尤其在制品壁厚度大的情况下,会使内部塑料过热而分解,降低性能;(3)、发泡剂几乎都是易燃品,分解温度低,储存和使用均应小心。

在塑料中加入一些填料,就可使塑料某些性能得到改进,由此更适合于某些专门用途。为了降低塑料的密度和硬度,或者增强它的隔热性或隔音性,则最理想的填料就是空隙。含有空隙或泡孔的塑料,分类为泡沫塑料。随着发泡的程度,也就是空隙造成的泡沫的体积份额的差异,泡沫塑料的性能与基础塑料可能有相当大的差别。发泡剂是一种化学品,可加到塑料中,在加工过程的适当时间,它即会放出气体,使塑料中形成泡孔。

塑料泡沫的形成一般可分为四个阶段。第一阶段,发泡剂必须完全均匀地分散在聚合物内,聚合物通常呈液体或熔融态。发泡剂此时在聚合物中可以形成真正的溶液,或者仅仅是均匀地分散在聚合物中,形成二相系统。

第二阶段,大量单个的气泡形成后,该系统即转变成一个气体分散在液体中的系统了。此时往往要加入核化剂,以促进大量小气泡形成。核化剂一般是极细的惰性颗粒,它们为新气相的形成提供部位。

第三阶段,最初形成的泡孔在不断涨大,这是因为有更多的气体扩散并透过聚合物进入了泡孔。如果这段时间够长,则单个的泡孔就将互相接触。假如隔开单个泡孔的壁破裂,那么,通过这种聚结方式,就会形成更大些的泡孔。如果主要是通过泡孔互连而形成的泡沫,则称之为开孔式泡沫。如果是由互不相连的泡孔形成的泡沫,就叫闭孔式泡沫。如果允许泡孔聚结无限制地进行下去,那么泡沫就会塌陷,这是因为气体全部自动地与聚合物分离开了。

第四阶段,当聚合物粘度增加,泡孔不能再增长时,泡沫就会稳定住。采用冷却、交联或其它方法都可以增加聚合物粘度。发泡过程的后三个阶段,从时间来看,则可短至几分之一秒,最长也不会超过几秒钟。泡沫的形成,要求聚合物呈液态。为此,可通过加热溶解或塑化聚合物。泡沫塑料的生产过程几乎与任何普通塑料生产过程一样,通常经过挤塑、滚塑和注塑,以及增塑糊加工和热成型等过程。出于同样原因,基本上任何种类的塑料都能制成泡沫塑料。聚氯乙烯(硬质和软质都可)、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS和聚乙烯,都已工业规模地制成泡沫塑料。耐热工程塑料和热固性聚合物也是如此。

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