1、发泡剂 应用化学一班 201041602011 吝晓君 概述 发泡剂是一类使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成微孔结构的物质。 根据其在发泡过程中产生气泡的方式不同，发泡剂可分为物理发泡剂和化学发泡剂两类。发泡剂的分类： 物理发泡剂在使用过程中不发生化学变化，依靠其物理状态的变化来达到发泡的目的；常用的发泡剂有压缩空气与挥发性的液体。 化学发泡剂是指通过化学变化产生气体进而发泡的物质。它可分为无机化学发泡剂（碳酸盐、氢硼化钾和氢硼化钠等）和有机化学发泡剂（偶氮化合物、N亚硝基化合物、肼类衍生物、叠氮化合物和一些脲类的衍生物等）。 发泡剂ADC(化学名称：偶氮二甲酰胺 H2NCO
2、 N=N CONH2)是一种无毒、无味、无污染、橙黄色的偶氮类发泡剂，其最大的特点是分子中含有N=N结构，遇热可释放出大量N2，发气量可达200250mLg，是一种用途广泛的化学发泡剂 ACAC发泡剂热分解机理：发泡剂热分解机理： 纯发泡剂ADC的分解温度为195220，远远超出PVC树脂的塑化温度(约165170)，因此需要在发泡剂ADC中添加活化剂，降低发泡剂ADC的分解温度，才能满足PVC树脂的加工要求 发泡助剂：在发泡过程中，凡能与发泡剂并用并能调节发泡剂分解温度和分解速度的物质，或能改进发泡工艺，稳定泡沫结构和提高发泡体质量的物质 含锌类的化合物可以对ADC有活化作用含锌化合物对含锌
3、化合物对ADCADC活化作用活化作用 氧化锌和硬脂酸锌之所以对ADC有较强的活化作用，可以从其分子化学结构来分析,锌化合物中的锌离子外围电子排布4S24P2，具有空轨道，而AC的分子式为： 其中N、O上皆有孤对电子，根据路易斯酸碱配位原理，ADC的N、O原子上的孤对电子进入Zn2+的空轨道，CN为键，由于N、O原子上的孤对电子流失，使CN一电子云浓度流向两边，中间重叠程度减小，导致CN键断裂，从而使ADC发泡剂的分解被活化。含锌化合物对含锌化合物对ADCADC发泡剂热解的影响发泡剂热解的影响 摘要：摘要： 选用不同种类含锌化合物对ADC发泡刺的分解温度、分解速率、发气量等热解因素的影响进行了规
4、律性研究。采用DSC测定ADC发泡剂热效应及含锌化合物对其分解热焓的影响。最后筛选出满足EVA加工条件的改性ADC发泡剂，对其模压发泡进行力学特性及泡孔结构分析。 实验部分 实验方法及工艺流程性能测试 ADC发泡剂分解特性测量装置及测试方法 取一定量的改性样品置于试管中，在硅油油浴锅中加热，通过排水法测量产生气体的体积。 发气量公式如式(1)所示。 (1) 式中：VADC发泡剂的发气量，mLg；Vt发泡剂逸出的气体体积，mL；V0空白实验气体的膨胀体积，mL；m发泡剂的重量，g。 I)空白试验 空试管，升温速率为l0min，每隔一定温度读取量气管读数 2)升温实验 升温速率为10min，每隔一
5、定温度读取量气管读数，直到所测发泡剂分解完毕为止。作出量气管差(与空白实验)一温度曲线，即发气量一温度曲线。 3)恒温实验 油浴控制到规定温度，误差为05。温度稳定后投人试样，每隔一定时间读取量气管读数，直至最大发气量。 EVA泡沫性能测试 按国家标准GB-T6344-1996测试材料拉伸强度和断裂伸长率； 按国家标准GBT6343-1995测试材料表观密度； SEM观察样品断面形貌。含锌化合物对ADC发泡剂热分解特性的影响 由图3可知，ADC发泡剂在200之前的发气量很少，几乎不产生气体。之后，随着温度的升高，ADC迅速分解产生大量的气体，由此可以看出，温度对ADC分解特性的影响显著，并且发
6、气速率的变化很大从反应开始，只需经过几十秒的时间即可以达到最大发气量，完成瞬时分解。加入含锌化合物后使得ADC发泡剂分解反应提前，分解温度明显下降。 由表l可知。醋酸锌的加入使得ADC的突发温度明显降低，由215降低到164。并且含锌化合物的加入虽然有效地降低了ADC的分解温度但也损耗了发气量。使ADC分解温度降低最显著的是醋酸锌，之后依次是氧化锌、碳酸锌、硬脂酸锌。对分解速率的影响 由于EVA加工温度在160170，而常用的交联剂DCP与ADC的最佳匹配温度160170，因此，依次进行了在160、165、170下含锌化合物对ADC分解速率的影响测试。 由此可知，在这五种锌盐里对ADC活化程度
7、依次为醋酸锌氧化锌碳酸锌硬脂酸锌。 DSC曲线分析 据Lewis酸碱理论。含锌化合物之所以活化ADC发泡剂是因为由于ADC发泡剂中的N、O上皆有孤对电子，属于Lewis碱；而Zn2+有空轨道，具有接受孤对电子的能力，属于Lewis酸。不同比例含锌化合物的影响含锌化合物改性后的ADC在EVA泡沫材料的应用 实验配方 对EVA泡沫材科性能和泡孔结构的影响 从表4中可以看出，当ADC中加入硬脂酸锌时，材料的密度、拉伸强度、断裂伸长率、硬度均较高，当ADC中分别加入不同量氧化锌，碳酸锌。醋酸锌后。材料的密度、拉伸强度、断裂伸长率和硬度都有了明显的降低 结论 1)锌盐的加人使得ADC的分解温度不同程度的
8、降低，其中醋酸锌对ADC分解温度的影响最为显著。并且活化程度依次为醋酸锌氧化锌碳酸锌硬脂酸锌。这是根据Lewis酸碱理论与锌结合基团为CH3COO-、O2-、CO32-、C17H35COO-它们对电子云的吸引力的大小依次减弱。所以醋酸锌、氧化锌、碳酸锌、硬脂酸锌4种含锌化合物中。锌的电子云密度逐渐增加，接收电子对的能力逐渐下降即Lewis酸性逐渐减弱。因此对ADC分解反应的催化作用影响越小。 2)醋酸锌氧化锌以及碳酸锌改性ADC均能得到泡孔均匀的EVA泡沫材料，其中醋酸锌改性ADC制得的EVA泡沫体的泡孔结构相比较大，而硬脂酸锌改性ADC则不能在EVA基体中充分分解。添加促进剂对ADC发泡剂性
9、能的改进: 一是能有效地降低ADC分解温度，发泡速率较快；二是与常规ADC分解时的发气量相比有明显降低(发气量与发泡倍率密切相关)；三是发泡促进剂无毒或低毒，对塑料加工设备无腐蚀性等。ADC的应用领域 ADC发泡剂主要用于PVC泡沫塑料，而且广泛应用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、ABS树脂和橡胶的发泡。另外由于它无毒、无味，所以国内外均用它制造与食品接触的泡沫制品，其用量一般控制在2%以下。 发展前景：发展前景： 随着我国合成树脂工业的迅猛发展，发泡剂与随着我国合成树脂工业的迅猛发展，发泡剂与其他塑料助剂一样呈现良好发展前景和巨大市其他塑料助剂一样呈现良好发展前景和巨大市场
10、潜力。我国发泡剂工业生产基础较好，今后场潜力。我国发泡剂工业生产基础较好，今后应加快应加快CFCsCFCs（Chloro-fluoron-carbonChloro-fluoron-carbon ）化合）化合物替代产品的开发与推广；紧跟国际潮流，加物替代产品的开发与推广；紧跟国际潮流，加大主要发泡剂大主要发泡剂ADCADC的改性研究与生产，增加的改性研究与生产，增加产品附加值和技术含量；随着国内塑料品种多产品附加值和技术含量；随着国内塑料品种多样化，满足国内发泡塑料制品不断增长的需求。样化，满足国内发泡塑料制品不断增长的需求。个人观点： 近年来，随着科技的不断发展，单一的ADC发泡剂已经远远不能满足市场的需要，改性ADC发泡剂应运而生，并且发展速度极快。经过改性和复配后的ADC发泡剂产品，其附加价值大为提高，有更大的利润空间。因此，必须不断研制开发优良的改性ADC发泡剂产品，来满足国内外不同行业不断增长的需求，另外发泡剂应朝着对人体无害、便宜、环保的方向发展。
