发泡剂和发泡助剂是用以使塑料,橡胶等高分子材料发孔的一类物质,它主要用于制备品泡沫塑料和空心制品,原则上,凡不与高分子材料发生化学反应,并能在特定条件下产生无害气体的物质,都能用作发泡剂或发泡助剂。对发泡剂来说,总的要求是无毒或低毒,分解温度适宜,易于在高分子材料中分散及发孔率高等。发泡助剂的作用是降低发泡剂的分解温度,帮助发泡剂分散,或提高发气量。按化学组分,发泡剂和发泡助剂分为无机和有机两大类;按发泡剂所产生的气体,分为氮气和二氧化碳两大类,日前,橡胶工业广泛采用的是有机类发泡剂。
有机发泡剂主要包括如下几种:
①偶氮化合物,如发泡剂AC、偶氮二异丁睛等;
②硫酰肼类化合物,如苯磺酰肼、对甲苯硫酰肼等;
③亚硝基化合物,如发泡剂H等;
④脲基化合物,如尿素、对甲苯磺酰基脲等。
无机发泡剂主要有碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化铵、亚硝酸钠等。这类发泡剂除用以生产如胶球等一类少量空心制品外,现已不再大量使用。
无机发泡剂
1、碳酸铵
使用性能:为通用无机发泡剂,同时具有硫化促进剂的作用,本品不易与橡胶混合,因此,成品海绵的孔径不均匀,本品可作为天然橡胶和胶乳海绵的发泡剂。
2、碳酸氢铵
使用性能:本品性能、作用与碳酸铵相似,易于操作,可用于大然橡胶、合成橡胶得的发泡剂可得均匀微孔制品,应用时直接加入酸料中,对硫化速度无影响:在橡胶中的的用量视氨的含量面定,一般为10%-15%,在所有化学发泡剂中,本品的发气量最大,但分解温度低,易在混炼等过程中提前分解损失,故需要的配合量大,而且放出的气有难间的臭味,有时会造成不良副反应。
3、碳酸氢钠
使用性能:在橡胶中的用量为5%-15%,使用时需配入5-10%的硬脂酸作发泡助剂以助分解,用本品制的海制品孔径细小、均一。为天然橡胶、合成橡胶和胶乳用的发泡剂,可直接加入胶料或胶乳中。
4、碳酸钠
使用性能:用法与碳酸氢钠相似,但效率低,与氯化铵作用生成二氧化碳和水蒸,常作球类等空心制品的发泡剂。
有机发泡剂
1、偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)
使用性能:由于发泡剂AC的颗粒细小,因此容易在橡胶中分散,尤其是经过加工的预分散AC发泡剂母胶粒,常压发泡和加压泡均适用。因它的分解温度较高,故必须在较高的操作温度下使用,加入尿素、联二脲、缩二脲、乙醇胶、硼砂,甘醇、氧化锌等活性剂,可大大降低其分解温度,目前,市面上也有比较多的改性AC发泡剂,分解温度也被降低。但随着环保标准的越加严格,发泡剂AC含有甲酰胺,不能符合标准,尤其是欧盟法规,有些产品不得不使用有些环保型的
发泡剂OBSH。
2、偶氮二异丁腈
使用性能:本品有迟延硫化的作用,本品易溶于单体和增塑剂中,稍溶于石蜡中,也容易在橡胶和塑料中分散,因为这种发泡剂具有不污染、不变色和低密度的特点,所以常用作微孔海绵的发泡剂,但是因分解产物含有毒性,不宜用作食品橡胶制品,而且在炼胶和硫化过程中应具备良好的通风条件。
3、偶氮二甲酸二异丙酯
使用性能:本品是橡胶工业中最早采用的有机发泡剂之一。极易溶于橡胶,能形成种极细小且均匀的细孔结构。缺点是其分解产物会使发泡制品染上暗色,并污染与之接触的其他材料,因为本品是液体,故使用方便,发泡均匀,随配方和加工条件不同,可制得闭孔或开孔制品。
4、苯磺酰肼
(1)性质:细微白色粉末。无味,相对密度1.41-1.43,纯度≥97%,灰分≤1%,真空失重≤2%,在空气中分解温度高于90℃,分解后产生氮气。
(2)使用性能:本品适于作天然橡胶,合成橡胶发泡剂,在制微孔橡胶时的用量为0.25%~0.50%,应用时需考虑本品是两性物质这一特点,所以在某些碱性或酸性介质中,它的分解温度降低,在冷碱液中溶解并发生分解,在有机溶剂中倒不易溶解。
5、二亚硝基五亚甲基四胺(发泡剂H)
使用性能填:①硫化发气量大,发泡效率高,且填充孔穴的氮气对橡胶的渗透性小,可防止塌陷;②加入助发泡剂后本品的分解温度与胶料的硫化温度相适应;③在胶料中的分散性良好。本品可以单用,也可以与其他发泡剂并用,用量为2-10份。单用本品时,孔径较细,单用明矾、苏打时,孔径又太大,而且海绵较硬,如三者并用,发泡剂H、明矾和苏打的比例为11:25:45时,效果较好。此外,还可与重氮氨基苯或尿素和水并用。并用后由于分解温度降低,在发泡过程中能逐渐分解,由于本品的发气量大,若分散不好,对发泡有影响,故一般提前加入,在生胶和再生胶作海中底的胶料中,采用加入本品后进行薄通,然后进行混炼的操作工艺,可避免海绵分层。另外,由于本品的分解热大,用于厚制品时须小心处理。使用时微酸性能使它发挥最大效果,本品易燃,与酸雾接触亦能起火,故应远离无机酸和火炉,储藏和运输都有非常高的风险。它的主要缺点是分解温度高,分解产物有臭味,但使用尿素等助发泡剂可使其分解温度降至与硫化温度相适应,并使制品几乎闻不到臭味。本品在中性时,室温贮藏性稳定,对各种促进剂的硫化特性无影响。