第十五章 发泡剂.ppt

1 第十五章发泡剂 2011 9 19 2 泡沫塑料是以塑料为基本组分 含有大量气泡的材料 因此 泡沫塑料也可以说是以气体为填料的复合材料 密度低 隔热性优良 隔音效果好 比强度高 3 MarketforpolymericfoamintheUSAbyresinfamily millionkg AAGR averageannualgrowrate 4 发泡聚丙烯的优点 优良的耐热性优良的力学性能显著的隔热性耐化学腐蚀性好可回收再利用良好的耐应力开裂性能良好的回弹性 并有高冲击能吸收能力降解性能明显优于发泡PS和发泡PE 5 发泡聚丙烯应用范围广泛 食品包装材料缓冲包装材料热绝缘材料汽车的内部件合成木材建筑材料体育用品工业 6 7 冲击吸收性优良 缓冲减震性和回弹性优异 耐低温 热导率低 隔热保温性能优异 尺寸稳定性高耐化学性优于PS耐水性和耐候性优于PU优良的二次加工性能 能加热层压或黏合剂复合生产 使用和回收处理过程中都不使用和不产生有毒 有害物质 环境友好 发泡聚乙烯的特点 8 9 XPE应用 10 材料进行发泡过程包括气泡生成 气泡成长和气泡稳定三步骤 气泡的生成与发泡剂有关 而气泡的成长和稳定与聚合物粘度 气泡内外压有关 11 聚乙烯和聚丙烯发泡中的问题 在未达到熔点前树脂几乎不流动 而熔融后 粘度直线下降 这种状况很难保住发泡气体 泡沫体从熔融态到结晶态要放出大量的热 再加上熔融体比热大 因此从熔融态到定型固化时闻长 不利于气体在发泡过程中保持 气体透过率较高 易造成泡孔塌陷 使发泡过程中气体逃逸 泡沫不能稳定 12 交联和发泡的关系 13 发泡剂的应用历史 1 1864年Hancock在天然橡胶制造开孔海绵中利用碳酸胺和挥发性液体作为发泡剂 3 1940年 杜邦公司将二偶氮氨基苯用作了发泡剂 2 20世纪30 50年代 开发了压缩氮气在高压下膨胀制造闭孔海绵的Rubatex法 无机发泡剂有机发泡剂物理发泡剂 14 常用的无机发泡剂 1 碳酸盐 碳酸胺 碳酸氢铵和碳酸氢钠碳酸胺 便宜发气量大不稳定分散困难氨味碳酸氢铵 分解温度高稳定分解可逆速度可控孔均匀氨味碳酸氢钠 无氨味发气量低残渣有碱性 2 亚硝酸盐 NH4Cl和NaNO2分解反应不可逆加压发泡含氮气或氮的氧化物橡胶硫化 3 碱金属的硼氢化物价格昂贵易燃易爆 15 常用的有机发泡剂 1 芳香族的偶氮化合物 二偶氮氨基苯相溶性 分散性良好变色刺激 2 N 亚硝基化合物 N N 二亚硝基五次甲基四胺发气量最大分解热大在酸性介质中不稳定 3 酰肼类化合物 芳香族的磺酰肼类分解温度放热量适中残渣无污染 16 发泡剂评价的技术指标 分解温度发泡剂产生气泡的温度 在聚合物一定黏度范围内进行发泡才能得到性能优良的发泡体 温度太高或太低都会影响发泡效率 所以 分解温度一定意义上决定了发泡的效率 发气量单位重量的发泡剂所产生的气体的体积 是衡量发泡剂效率的指标 发气量高 发泡剂用量可以相对少一些 残渣也较少 17 有机发泡剂相比较的优势 1 有机发泡剂的分解反应放热 达到一定的温度即可急剧分解 且发气量比较稳定 发泡剂用量和发泡率的关系可以预测 而无机发泡剂的分解多为吸热反应 分解速度缓慢 发炮率难以控制 2 有机发泡剂所产生的气体主要是N2 而无机发泡剂可以产生CO2 CO NH3 H2O H2和O2等许多种气体 而因为N2对聚合物的透过率最小 所以有机发泡剂的发泡效率比较高 18 有机发泡剂所产生的气体主要是氮气 而无机发泡剂所产生的气体则有CO2 CO NH3 H2O H2 O2等多种气体 气体对聚合物的透过率以氮气为小 因此氮气作为有效的发泡气体效果高 19 有机发泡剂自身优点 1 聚合物中的分散性好 2 热分解温度窄 易于控制 3 所产生的氮气不燃烧 不爆炸 不易液化 扩散速度小 并且发泡效率高 4 粒子小 发泡体的泡孔小 5 品种繁多 20 有机发泡剂自身缺点 1 发泡后残渣较多 残渣有时会引起异臭 污染聚合材料 2 放热量较高时 会在发泡体系内外产生较大的温度剃度 造成内部温度过高而损坏聚合物的物化性能 3 多为一些抑燃物 在贮存和使用的过程当中不是很方便 21 发泡助剂 定义在发泡过程中 凡能与发泡剂并用并能调节发泡剂分解温度和分解速度 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 均可以称作发泡助剂 其中用于改变发泡剂分解温度的助剂可称为助发泡剂 或发泡促进剂 或发泡抑制剂 其多数品种是用来降低发泡剂分解温度的 22 工业上常用的发泡助剂 尿素衍生物和氨基化合物 尿素 二乙基胍 乙醇胺和氨水等有机酸 硬酯酸 月桂酸 苯甲酸和水杨酸等有机酸或无机酸的盐 硬酯酸锌 月桂酸钡 三盐基硫酸铅 硫酸钾铝等碱土金属的氧化物 氧化锌 氧化铝等多元醇 甘油 山梨醇等有机硅化合物 23 发泡剂的选择原则 1 热分解温度尽可能的窄 2 热分解的反应速度可控 有足够的气速 3 所产生的气体无腐蚀性 易分散和溶解在聚合物体系中 4 分解的放热量不是很大 5 分解残渣不应有不良气味