化學發泡劑和物理發泡劑有哪些?-神州新聞網

發泡劑是指能在塑料中形成泡孔結構，即制造泡沫塑料而添加的一類助劑。它們能在特定的條件下產生大量氣體，形成含有連續或不連續氣孔(即開孔或閉孔)，使塑料成為氣固相結合的多孔結構材料，可降低塑料的密度並增強其隔音性和隔熱性。按產生氣體方式的不同，發泡劑可分為物理發泡劑和化學發泡劑兩大類。

物理發泡劑

物理發泡劑主要是通過發泡劑物理狀態的變化來形成塑料中的泡孔。

理想物理發泡劑應具備的條件為：

①惰性、無毒;

②和樹脂相容;

③在樹脂基體中的擴散速度小;

④當樹脂反應放出熱量，或當置到外部加熱時應易於揮發。

通常，物理發泡劑分為三類：① 壓縮氣體;② 可溶性固體;③ 在沸點低於0℃的揮發性液體。

在加工過程中，當壓力消除時，壓縮氣體膨脹，或液體受熱蒸發膨脹，或溶解的可溶性固體物質升華而產生氣體。

物理發泡劑種類較多，如含5～7個碳的脂肪烴、氯代烴、氟氯烴和二氧化碳氣體等，自20世紀50年代，一氟三氯甲烷(CFC-11)作為聚氨酯首選的發泡劑被廣泛應用，因其對大氣臭氧層有破壞作用，為了保護地球生態環境，必須禁止使用CFCS類化合物。多年來國內外一直在尋找和開發理想的替代產品，替代發泡劑除考慮發泡劑本身的性質外，一般還需要對聚醚多元醇、勻泡劑、催化劑等原料進行適當調整與改善，使配方體系達到最優化，因此物理發泡劑的關鍵在於替代產品的開發與應用研究。到目前為止，對發泡劑CFC～11的替代主要有以下四種方案。

(1)二氧化碳發泡劑

二氧化碳發泡劑有兩種，一種是異氰酸酯和水反應生成二氧化碳(水發泡)作為發泡劑，另一種是液體二氧化碳。水發泡與CFC-11相比優點在於，二氧化碳ODP(臭氧損耗值)為零，無毒、安全、不存在回收利用問題，不需要投資改造發泡設備;缺點是發泡過程中多元醇組份粘度較高，發泡壓力與泡沫溫度都較高，泡沫塑料與基材粘接性變差，尤其是硬泡產品的熱導率高;由於二氧化碳從泡孔中擴散速度較快，而空氣進入泡孔較慢，從而影響泡沫塑料尺寸穩定性，雖然可以通過改性有所改進，但是仍然不如CFC-11發泡材料。

目前二氧化碳發泡劑主要用於對絕熱性要求不高的供熱管道保溫、包裝泡沫塑料和農用泡沫塑料等領域。液體二氧化碳發泡優缺點與水發泡相同，目前主要用於聚氨酯軟泡，用於硬泡可以克服水發泡增加了異氰酸酯的消耗量、泡沫塑料發脆和與基材粘接性差等缺點。但是液體發泡要對發泡機進行改進，液體二氧化碳儲運費用增加，目前液體二氧化碳發泡技術尚在不斷研究與發展之中。

(2)氫化氟氯烴發泡劑

氫化氟氯烴(HCFC)類發泡劑，分子中含有氫，化學特性不穩定，比較容易分解，因此其ODP要遠遠小於CFC-11，所以HCFC被當作CFC發泡劑第一代替代產品，在過渡時期內暫時使用，應盡可能在短時間內被無氯化合物所取代。

目前歐盟、美國、日本已禁止使用HCFC類發泡劑，我國截止使用年限為2030年。目前商業上可以替代CFC-11最成熟的產品為HCFC-14LB，它與多元醇和異氰酸酯的相溶性好，在不增加設備的條件下可以直接用HCFC-14LB代替CFC-11，在達到同樣密度和相近的物理特性泡沫體時用量要少於CFC-11。HCFC-141B的缺陷在於原料價格較高，對某些ABS和高抗沖擊性聚苯乙烯具有溶解性，且其導熱系數比CFC-11高，因此需要得到的泡沫體密度較高，才可以達到隔熱效果。

另外一類代替CFC-11的氫化氟氯烴產品為60:40的HCFC-22/HCFC-14LB混合物，這類混合物是工業生產中最常用的溶劑，生產技術成熟，價格適中，缺點在於HCFC-22/HCFC-141B體系在一般多元醇中的溶解度相對較低，加工含有HCFC-22的多元醇相對困難。另外HCFC-124的ODP值僅為HCFC-141B的1/5，允許使用年限更久，國外一些企業計劃將其用於建築和冰箱器具泡沫中，與較高成本的氫化氟烷烴(HFC)進行競爭。

(3)烴類發泡劑

用於聚氨酯發泡劑的烴類化合物主要是環戊烷，特別是環戊烷的硬泡體系具有導熱系數較低和抗老化性能，ODP值為零等優點，常被用於冰箱、冷庫和建築的隔熱保溫等領域，已經成為我國硬泡CFC-11替代品的首選。

另外以正丁烷、異丁烷作為輔助發泡劑，制備環戊烷聚氨酯硬泡必須解決以下兩個問題，選用防爆設備解決環戊烷易燃、易爆的問題;采用一定措施如正戊烷、異戊烷與環戊烷一起使用，可以改善泡沫流動性，從而解決環戊烷在聚醚多元醇中溶解性差的問題。

(4)氫化氟烷烴(HFC)發泡劑

HFC類化合物ODP值為零，在軟質PU泡沫生產中是CFC-11理想的替代產品，早期的HFC類發泡劑主要是HFC-134A和HFC-152A，這兩種發泡劑具有低分子量和低沸點，達到相同密度和相近物理特性泡沫體時，用量比CFC-11用量少，並且性能比較穩定，但是它們的缺陷在於導熱系數比較高，且在一般多元醇中的溶解度較低，加工含有HFC-134A和HFC-152A的組合聚醚相對比較困難，另外需要發泡設備以滿足加工要求。

由於這兩種產品的缺點，人們加快了新型HFC類發泡劑的研究開發工作。研究開發表明HFC-245FA和FC-365MFC兩個品種非常具有潛力。這兩種產品與CFC-11具有相近的特性，導熱系數與HCFC-141B在同一范圍內，其ODP值為零，毒性極低，尺寸穩定性能好，HFC-245FA電絕緣性能優異，缺點是沸點較低;HFC-365MFC的沸點高，但是具可燃性。

化學發泡劑

化學發泡劑又稱分解性發泡劑。它們能均勻地分散於樹脂中，受熱分解，可產生至少一種氣體。可分為無機發泡劑和有機發泡劑兩類。有機發泡劑是塑料中使用的主要發泡劑，主要是偶氮類、亞硝基類和磺酰肼類。另外還有一些發泡劑組成物，其發泡氣體是通過兩個組分間的吸熱反應而釋放出來的。

偶氮二甲酰胺

桔黃色結晶粉末，相對分子質量116.1，相對密度1.65，細度(200 目通過)≥99.5%，水分≤0.1%，灰分≤0.1%。溶於堿，不溶於醇、汽油、苯、吡啶等一般有機溶劑，難溶於水。分解溫度190～205℃，不易燃。發氣量為200～300ml/g，主要是氮氣、一氧化碳和少量二氧化碳。室溫貯存穩定，有自熄性，但在120℃以上時因分解產生大量氣體，在密閉容器中易發生爆炸。

用途： 適用於PE、PVC、PS、PP、ABS 等。其分解產物無毒、無臭、不汙染，可以制得純白的泡沫體。本品分解溫度高，產生的氣泡均勻、致密。適用於閉孔泡沫體、常壓或加壓發泡體，厚的或薄的發泡體等各種發泡制品。如PVC和增塑糊發泡體，聚烯烴的壓延和模塑發泡體，發泡人造革等。

2，2'-偶氮二異丁腈

白色結晶粉末，相對密度1.1，揮發分1%，甲醇不溶物0.1%，熔點>99℃。溶於甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、石油醚等有機溶劑，不溶於水。分解溫度98～110℃，放出氮氣，發氣量130～155ml/g。室溫下緩慢分解，30℃下貯存數月後顯著變質，故本品應在10℃以下存放。

用途： 特別適用於PVC，還可用於環氧樹脂、PS、酚醛樹脂及橡膠等。分解發熱量低，約125.6～167.5J/mol，故使用量高達40%也不致使制品燒焦，可制得潔白制品。本品分解溫度低，可用於普通的PVC 糊。毒性較大，這大大限制了其應用。近年來，其作為發泡劑應用已日漸縮小，主要用作聚合引發劑。

偶氮二甲酸二異丙酯

橙色油狀液體，相對分子質量202，凝固點2.4℃，沸點75.5℃(33.31Pa)，單獨加熱時，240℃下仍然穩定。使用鉛鹽、有機錫化合物、鎘皂和鋅皂等熱穩定劑可以使其活化，降低分解溫度。在100～200℃內的發氣量為200～350ml/g。溶於常見的增塑劑。

用途： 液體發泡劑，適用於PE、PP、PVC 等。在塑料中易分散，泡孔結構均勻致密，分解產物無臭、無毒、無色、不汙染，可以制造色澤極淺的泡沫塑料。調整配方和加工條件，可制得閉孔或開孔泡沫體。

偶氮二甲酸鋇

亮黃色粉末，相對分子質量253.37，相對密度1.67，分解溫度240～250℃。發氣量170～175ml/g，分解產生氮氣、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鋇等。在普通溶劑中不溶。

用途： 高溫發泡劑。分解溫度高，加工安全性好。適用於軟化點高的聚合物，特別是PP。作為尼龍樹脂的注塑成型和擠塑成型用發泡劑也有良好的效果。還可用於硬質和半硬質PVC、ABS 等。

偶氮二甲酸二乙酯

紅色無氣味的油狀液體。相對分子質量174.16。分解溫度110～120℃。發氣量190ml/g。溶於增塑劑。貯存穩定。對硫化促進劑無反應。對水分和pH 變化敏感。金屬鹽(Cu、Fe、Co、Pb、Al、Sn 等金屬)可促進分解。

用途： PVC及其共聚物、PE、聚酯、環氧樹脂、PS、橡膠的發泡劑。用量為0.5～10%。

偶氮胺基苯

黃棕色結晶，有特殊氣味。相對分子質量197.24。熔點96～98℃，分解溫度150℃。發氣量113ml/g。貯存穩定。易從制品表面析出結晶，在酸性介質中會在較低溫度下分解，屬於汙染性發泡劑。

用途： 可作為PVC 及其共聚物、PS、PE、酚醛樹脂、環氧樹脂、生膠和橡膠、矽酮聚合物的發泡劑。用量0.1～5%。

N，N-二亞硝基五亞甲基四胺(發泡劑H)

淡黃色結晶粉末，本身無臭，在潮濕狀態下有甲醛味。相對分子質量186.18。相對密度：1.45。溶解度(室溫，g/100g 溶劑)：甲乙酮1.6、吡啶1.8、乙酰乙酸乙酯2.6、乙腈5.6、嗎啉2.0、1-硝基丙烷1.4、二甲基甲酰胺14.7。在水、乙醇、苯、乙醚、丙酮中的溶解度約為1。分解溫度190～205℃(空氣中)、130～190℃(樹脂中或使用分解助劑)。發氣量260～270ml/g。分解氣體主要是氮氣，有少量一氧化碳和二氧化碳等。本品易燃，與酸或酸霧接觸會迅速起火燃燒，故不能與這些物質共同存放，並應嚴禁明火。

用途： 作為發泡劑多用於PVC。發氣量大，發泡效率高。使用水楊酸、己二酸、鄰苯二甲酸等有機酸或尿素為發泡助劑，可以降低分解溫度(通常調節在90～130℃)。分解時發熱量大，易造成厚制品的“芯燒”，且分解產物有惡臭。並用尿素後可消除臭味。本品在PVC中的用量約為7～15%。

N,N'-二甲基-N,N'-二亞硝基對苯二甲酰胺

商品化產品中有效成分為70%。黃色粉末，相對分子質量250.21，相對密度1.2。空氣中分解溫度為105℃，樹脂中為90～105℃，發氣量為126ml/g，分解氣體主要是氮氣。純品為爆炸物，對沖擊和摩擦敏感，故商品中充入惰性填料以增加安全性。

用途： 可用作PVC 發泡劑，特別適用於PVC糊，不使用發泡助劑即可制得開孔和閉孔的泡沫體。分解生熱小，可用於厚制品，分解殘餘物無汙染，但在塑料中會噴霜。

磺酰肼類——苯磺酰肼

淡黃色或白色細微粉末，相對分子質量172.20。相對密度1.43～1.48，熔點99℃。空氣中分解溫度>95℃，塑料中分解溫度為95～100℃。發氣量為130ml/g，分解氣體中主要是氮氣，有少量水蒸氣。

用途： 可用於PVC、酚醛樹脂、聚酯發泡劑。分解過程伴有發熱，使制品內部溫度升高，故最好與碳酸氫鈉混合使用。本品分解後產生的含硫化合物具有臭味。

對甲苯磺酰肼

白色結晶細微粉末。相對分子質量186。相對密度1.40～1.42。熔點100～110℃。易溶於堿，溶於甲醇、乙醇、甲乙酮，微溶於水、醛類，不溶於苯和甲苯。分解溫度100～110℃，放出氮氣和少量水，發氣量為110～125ml/g。在熱水中水解產生磺酸，並放出氮氣。常溫下無吸濕潮解現象，化學性質穩定。本品為可燃性物質，但遇酸不著火。

用途： 本品為低溫發泡劑，適用於PVC 等多種塑料和橡膠。發生的氣體和分解殘渣無毒、無臭、不汙染。本品產生的泡孔結構細密均勻，制品收縮率小，撕裂強度大，特別適合於制造閉孔泡沫塑料和海綿膠。本品用於PVC 可制得白色泡沫體，但在此場合模具表面必須鍍鉻。由於本品分解溫度較低，捏煉加工時應避免溫度過高(一般低於80℃)，以防提前發泡。使用本品時可不用發泡助劑。本品不能與發泡劑H 並用，因這兩種發泡劑反應產生大量熱量，可導致制品內部燒焦。本品也不宜與鉛鹽並用，以免產生黑色硫化鉛沉澱。

4，4’-氧化雙苯磺酰肼

白色或淡黃色結晶粉末。相對分子質量358.39。相對密度1.52。分解溫度140～160℃，放出氮氣和水蒸氣，發氣量約為120ml/g。溶於環己酮、乙二醇、乙醚，微溶於乙醇和溫水，不溶於苯和汽油。

用途： 本品為適應性極廣的發泡劑，有萬能發泡劑之稱。可用於PVC、PE、PP、ABS 樹脂等，也可作為塑料與橡膠的共混物及各種合成橡膠的發泡劑。其結構中雖然含有醚鍵，但非常穩定。在樹脂中的分解溫度為120～140℃。使用碳酸氫鈉可使其活化，降低分解溫度。泡孔結構細微均勻，分解氣體和殘餘物無毒、無臭、不汙染制品。適用於制造PE發泡電線電纜絕緣材料，微孔PVC 糊泡沫體等各種泡沫塑料。本品加工安全性高，在100℃以內無提前發泡之虞。但本品在分解發泡時放出水，故對於忌水場合不適用。

3，3’-二磺酰肼二苯碸

灰白色粉末。相對分子質量406.45。相對密度1.60。在空氣中的分解溫度為148℃，在乙烯基塑料中的分解溫度為135～145℃。發氣量110ml/g。無毒。

用途： 本品主要作為軟質PVC 發泡劑，也可用於硬質PVC 和PE。發泡時分解生成的氣體無惡臭，無毒，但殘餘物有汙染性，可使制品帶色。

1，3-苯二磺酰肼

商品形式為50%本品與50%氯化石蠟的混合物，是含有灰白色細微粒子的膏狀物，相對分子質量266.29，相對密度1.5。在空氣中的分解溫度約為150℃，在塑料中的分解溫度為115～130℃，發氣量300ml/g。

用途： 本品可作為橡膠和塑料用發泡劑，主要用於橡膠。加工安全性高，提前發泡的危險性小。堿性物質可降低其分解溫度。分解產生的氣體主要是氮氣。

對甲苯磺酰氨基脲

白色細微粉末。相對分子質量229.25。溶於二甲基亞碸、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、濃氫氧化銨和堿水，不溶於乙酸、丙酮、四氯化碳、乙二醇、異丙醇、石油醚、甲苯和水。在空氣中的分解溫度為230℃，在塑料中的分解溫度為213～225℃。放出的氣體主要是氮氣和二氧化碳(約2:1)。分解後的固體殘餘物主要是對二甲苯二硫化物和對甲苯磺酸銨，前者可溶於苯，後者可溶於水。本品在室溫下有良好的貯存穩定性，但應避免靠近蒸汽管道、火源和陽光直曬。

用途： 本品為高溫氮氣發泡劑，特別適用於高溫加工的塑料，如ABS 樹脂、尼龍、硬質PVC、HDPE、PP、PC 等。加工安全性好，無提前發泡的危險。本品也可用於天然橡膠和合成橡膠的發泡。

4，4’-氧代雙（苯磺酰氨基脲）

本品為高溫發泡劑，分解溫度為210～220℃，發氣量約為145ml/g。放出的氣體主要是氮氣和二氧化碳。

用途： 適用於硬質PVC、HDPE、高軟化點PP、PC、ABS 樹脂等加工溫度高的塑料。

三肼基三嗪

白色或灰白色粉末。相對分子質量171.61。分解溫度235～275℃。發氣量約為247ml/g。放出的氣體主要是氮氣和二氧化碳。

用途： 本品為高溫發泡劑，適用於硬質和半硬質PVC、PP、PC、ABS 樹脂、聚酰胺等加工溫度高的塑料。加工安全性好。

5-苯基四唑

液體狀物。相對密度1.105(50℃)。

用途： 本品為高溫發泡劑，適用於PC、聚酰胺等熔融溫度高的聚合物。

聚矽氧烷-聚烷氧基醚共聚物（發泡靈）

黃色或棕黃色油狀粘稠透明液體。酸值<0.2mgKOH/g。相對密度1.04～1.08。粘度0.15～0.5Pa· s(50℃)。