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发泡剂(Foaming Agent)是一种能够产生大量气泡并稳定泡沫的化学物质。它们广泛应用于各个领域,包括建筑、消防、化工、食品、医药等。
发泡剂的作用机理主要包括以下几个方面:
降低液体表面张力:表面活性剂发泡剂通过降低液体的表面张力,使液体更容易形成泡沫。它们能够在液体表面形成一层薄膜,稳定泡沫的形成和存在。
产生气体:化学发泡剂通过化学反应产生气体,从而形成泡沫。例如,在受热时会分解产生气体,推动液体形成泡沫。
物理搅拌:物理发泡剂通过机械搅拌或高速剪切等物理方法,将气体注入液体中,形成泡沫。
发泡剂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化合物。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 [2]。
有机发泡剂主要有以下几类:
1、偶氮化合物;
2、磺酰肼类化合物
3、亚硝基化合物 [2]。
无机发泡剂主要有以下类别:
碳酸盐:一种无机发泡剂,使用较多的主要是碳酸钙、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。溶于水而不溶于醇。
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,不仅具有发泡倍数高、泡沫稳定性好、泌水量低等优点,同时还能对菱镁水泥起到一定的改性作用,降低产品返卤泛霜的概率。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(菱镁防火门芯等)具有事关成败的关键性作用。
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。
理想的化学发泡剂应满足下列要求:
1、分解产生气体的温度范围应当狭窄
2、释放气体的速度应快,发气率应能控制
3、释放出来的气体应,无腐蚀,不燃烧,以氮气好二氧化碳也可以,还可以试二氧化氮,但二氧化氮气体有腐蚀性,好不用
4、化学发泡剂应容易分散均匀,能同塑料混熔者为佳。
5、,存储稳定,。
6、分解后的残渣应,无色,无嗅,也不会影响塑料的物理,化学性能以及力学性能,且呈化学惰性,不影响塑料的熔融速率和固化。
7、分解时不应大量放热,不影响塑料熔融及固化。
8、分解后的残渣同树脂相容性好,不发生残渣喷霜或渗析现象。
9、发泡剂的分解温度同树脂的熔融温度应一致。
以上是发泡剂选择的要点,具体要根据所需要的条件来选择。
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。