發泡劑:化學物品-中文百科頻道

概念

基本信息

化學發泡劑又有無機發泡劑和有機發泡劑之分。

有機發泡劑主要有以下幾類：

1、偶氮化合物；

2、磺酰肼類化合物

3、亞硝基化合物。

無機發泡劑主要有以下類别：

碳酸鹽：一種無機發泡劑，使用較多的主要是碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸氫鈉。其中碳酸氫鈉是白色粉末，比重2.16。分解溫度約為100-140℃，并放出部分CO2，到270℃時失去全部CO2。溶于水而不溶于醇。

水玻璃：即矽酸鈉，與玻璃粉料混合并加熱到850℃左右時，與玻璃反應并放出大量氣體，同時能加強材料抗壓和抗拉強度，主要作為制備泡沫玻璃的發泡劑使用。

碳化矽：當前泡沫玻璃工業生産中所使用的主要發泡劑，800-900℃燒結時放出大量氣體。

碳黑：也是一種非常好用的發泡劑，加熱放出CO2，發泡效果好，但缺點是價格較高。

常用的物理發泡劑有低沸點的烷烴和氟碳化合物。物理發泡劑是複配型物理發泡劑，不僅具有發泡倍數高、泡沫穩定性好、泌水量低等優點，同時還能對菱鎂水泥起到一定的改性作用，降低産品返鹵泛霜的概率。物理發泡劑已廣泛應用于防火闆、輕質隔牆闆等發泡菱鎂制品的生産，并且在某些産品中（菱鎂防火門芯等）具有事關成敗的關鍵性作用。

物理發泡劑鎂嘉圖理化性能指标：

外觀：淡黃色液體密度：1.01～1.02 g/ cm3 固含量：≥35% PH值：9～10

活性劑

陰離子表面活性劑水溶液在機械作用力引入空氣的情況下，産生大量泡沫，在紙面石膏闆、發泡混凝土領域大量應用。

發泡劑的實質就是它的表面活性作用。沒有表面活性作用，就不能發泡，也就不能成為發泡劑，表面活性是發泡的核心。

常用的表面活性劑類發泡劑有：

1．十二烷基硫酸鈉（K12）

2．脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）

3．松香皂類發泡劑

4．動植物蛋白類發泡劑

5．紙漿廢液等。

廣義的發泡劑和狹義的發泡劑

發泡劑有廣義與狹義兩個概念。這兩個概念是有一定的差别的，它可以區分非應用性的發泡劑與應用性發泡劑。

① 廣義的發泡劑是指所有其水溶液能在引入空氣的情況下大量産生泡沫的表面活性劑或表面活性物質。因為大多數表面活性劑與表面活性物質均有大量的起泡的能力，因此，廣義的發泡劑包含了大多數表面活性劑與表面活性物質。因而，廣義的發泡劑的範圍很大，種類很多，其性能品質相差很大，具有非常廣泛的選擇性。

廣義的發泡劑的發泡倍數（産泡能力）、泡沫穩定性（可用性）等技術性能沒有嚴格的要求，隻表示它有一定的産生大量泡沫的能力，産生的泡沫能否有實際的用途則沒有界定。

② 狹義的發泡劑是指那些不但能産生大量泡沫，而且泡沫具有優異性能，能滿足各種産品發泡的技術要求，真正能用于生産實際的表面活性劑或表面活性物質。它與廣義發泡劑的最大區别就是其應用價值，體現其應用價值的是其優異性能。其優異性能表現為發泡能力特别強，單位體積産泡量大，泡沫非常穩定，可長時間不消泡，泡沫細膩，和使用介質的相容性好等。狹義的發泡劑就是工業實際應用的發泡劑，一般人們常說的發泡劑就是指這類狹義發泡劑。隻有狹義的發泡劑才有研究和開發的價值。泡沫混凝土發泡劑屬于狹義的發泡劑。

優缺點

植物性

植物性水泥發泡劑選用進口優質天然植物高分子材料為原料，經一系列複雜的化學反應生成，産品呈淺黃色的純淨透明油狀液體。對硬水不敏感，無毒、無味、無沉澱物。pH值接近中性，對水泥和金屬無腐蝕性，對環境不産生污染。該發泡劑耐儲存、不易變質，具有優異的起泡能性，泡沫豐富，泡沫的穩定性适中。用該發泡劑制作發泡水泥具有耗用量少、成本低、質量穩定等特點，每桶發泡劑（200kg）可生産發泡水泥500立方米左右，所以被大量的應用于地暖工程以及屋面保溫工程中，可顯著地降低施工成本。

缺點：1、因用該發泡劑制作的發泡水泥其内部氣孔為連通狀，所以發泡水泥的透氣性好、抗滲透性差，不能用于抗滲水的工程中。

2、在同樣密度下與動物性發泡劑制做的發泡水泥相比，其保溫性能、抗壓強度均稍損一些，因而在一些具有特殊要求的工程中的應用受到一定的限制。

3、由于受植物性發泡劑泡沫穩定性的制約，一次性澆注的發泡水泥的厚度一般不超過200毫米，否則易出現表面塌陷現象。

動物性

動物性水泥發泡劑以精選的動物（牛、羊）角質蛋白為主要原材料，經一系列水解反應，加溫溶解、稀釋、過濾、高溫縮水而成。采用發泡設備和制造工藝生産，生産過程實行嚴格的品質管理，産品呈暗褐色粘性液體，雜質含量低，刺激性氣味較輕，品質均勻，質量一緻性好，具有良好的起泡性和優異的泡沫穩定性，屬新一代動物性水泥發泡劑。由于用該發泡劑産生的泡沫表面強度很高，泡沫極其穩定，用其制作的發泡水泥其氣泡呈相互獨立的封閉狀态，氣泡與氣泡之間不連通發泡水泥制品的抗滲透性很好。

1、在同樣密度下，與用植物性發泡劑制作的發泡水泥相比其密封性和保溫性較好，強度高。

2、由于其優異的泡沫穩定性，其一次性澆注的發泡水泥的厚度可以達到1.5米以上而不塌陷，因而适合于發泡磚、輕質闆材、輕質牆體的生産。

缺點：1、由于生産工藝複雜，産品成本較高。

2、該發泡劑起泡性不及植物性發泡劑，制作發泡水泥的耗用量較高。

3、具有一定的刺激性氣味，制作成發泡水泥之後才能消失。

選擇要點

有機發泡劑存在的問題是：（1）發氣量小，一般僅是無機發泡發泡劑的15%-30%，殘渣量大，其中包括水和揮發性物質，有時會有臭味和表面噴霜；(2）發泡的分解發熱量大，難以去除，尤其在制品壁厚度大的情況下，會使内部塑料過熱而分解，降低性能；（3）發泡劑幾乎都是易燃品，分解溫度低，儲存和使用均應小心。

理想的化學發泡劑應滿足下列要求：

1、分解産生氣體的溫度範圍應當狹窄

2、釋放氣體的速度應快，發氣率應能控制

3、釋放出來的氣體應無毒，無腐蝕，不燃燒，以氮氣最好二氧化碳也可以，還可以試二氧化氮，但二氧化氮氣體有腐蝕性，最好不用

4、化學發泡劑應容易分散均勻，能同塑料混熔者為最佳。

5、價廉，存儲穩定，無毒。

6、分解後的殘渣應無毒，無色，無嗅，也不會影響塑料的物理，化學性能以及力學性能，且呈化學惰性，不影響塑料的熔融速率和固化。

7、分解時不應大量放熱，不影響塑料熔融及固化。

8、分解後的殘渣同樹脂相容性好，不發生殘渣噴霜或滲析現象。

9、發泡劑的分解溫度同樹脂的熔融溫度應一緻。

以上是發泡劑選擇的要點，具體要根據所需要的條件來選擇。

類型選擇

發泡菱鎂水泥不同于普通菱鎂水泥，容重一般控制在500kg/m3以下，有些産品如防火門芯闆要求容重更低，一般控制在250～340kg/m3左右。因此，發泡菱鎂水泥對發泡劑的要求比較高。市場上的發泡劑種類繁多，質量參差不齊，導緻生産者在選擇發泡劑的問題上往往不知所措。現就發泡菱鎂水泥中發泡劑的選擇作一簡述。

充分了解發泡劑的類型：不同類型的發泡劑有着不同的起泡力，泡沫穩定性也不盡相同，因此使用過程中也有一定局限性。例如松香類發泡劑泡沫穩定性和發泡倍數均不是太好，因而它隻能用于容重大于600㎏/m3以上的發泡菱鎂水泥，而不能用于500㎏/m³以下的低密度發泡菱鎂水泥；陰離子型合成表面活性劑類發泡劑起泡快，泡沫量大，但泡沫穩定性差，低密度（500㎏/m3以下）的發泡菱鎂制品難以生産；蛋白類發泡劑起泡力和泡沫穩定性相對較好，但發出的泡沫粘度大，不利于機械化生産；複合類發泡劑有着較好的起泡力和泡沫穩定性，但發泡劑的具體技術指标也各不相同。

分類

橡膠發泡劑、玻璃發泡劑、水泥發泡劑引、混凝土發泡劑、塑料發泡劑、聚氨酯發泡劑。

形成發展

在塑料中加入一些填料，就可使塑料某些性能得到改進，由此更适合于某些專門用途。為了降低塑料的密度和硬度，或者增強它的隔熱性或隔音性，則最理想的填料就是空隙。含有空隙或泡孔的塑料，分類為泡沫塑料。随着發泡的程度，也就是空隙造成的泡沫的體積份額的差異，泡沫塑料的性能與基礎塑料可能有相當大的差别。發泡劑是一種化學品，可加到塑料中，在加工過程的适當時間，它即會放出氣體，使塑料中形成泡孔。

塑料泡沫的形成一般可分為四個階段。第一階段，發泡劑必須完全均勻地分散在聚合物内，聚合物通常呈液體或熔融态。發泡劑此時在聚合物中可以形成真正的溶液，或者僅僅是均勻地分散在聚合物中，形成二相系統。第二階段，大量單個的氣泡形成後，該系統即轉變成一個氣體分散在液體中的系統了。此時往往要加入核化劑，以促進大量小氣泡形成。核化劑一般是極細的惰性顆粒，它們為新氣相的形成提供部位。

第三階段，最初形成的泡孔在不斷漲大，這是因為有更多的氣體擴散并透過聚合物進入了泡孔。如果這段時間夠長，則單個的泡孔就将互相接觸。假如隔開單個泡孔的壁破裂，那麼，通過這種聚結方式，就會形成更大些的泡孔。如果主要是通過泡孔互連而形成的泡沫，則稱之為開孔式泡沫。如果是由互不相連的泡孔形成的泡沫，就叫閉孔式泡沫。如果允許泡孔聚結無限制地進行下去，那麼泡沫就會塌陷，這是因為氣體全部自動地與聚合物分離開了。

第四階段，當聚合物粘度增加，泡孔不能再增長時，泡沫就會穩定住。采用冷卻、交聯或其它方法都可以增加聚合物粘度。發泡過程的後三個階段，從時間來看，則可短至幾分之一秒，最長也不會超過幾秒鐘。泡沫的形成，要求聚合物呈液态。為此，可通過加熱溶解或塑化聚合物。泡沫塑料的生産過程幾乎與任何普通塑料生産過程一樣，通常經過擠塑、滾塑和注塑，以及增塑糊加工和熱成型等過程。出于同樣原因，基本上任何種類的塑料都能制成泡沫塑料。聚氯乙烯（硬質和軟質都可）、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS和聚乙烯，都已工業規模地制成泡沫塑料。耐熱工程塑料和熱固性聚合物也是如此。