第八章 发泡剂

发泡剂概念什么是发泡剂发泡剂是指可以在液体或固体中释放出气体的物质。

它们常常用于制造泡沫，泡沫广泛应用于建筑、汽车、电子、包装等行业，具有保温、隔热、吸声、减震等优良特性。

发泡剂的分类根据其性质和用途的不同，发泡剂可以分为以下几类：物理发泡剂物理发泡剂是对工作物料施加机械或热力，使其释放出气体，从而产生泡沫。

常见的物理发泡剂有水、空气、钢炉渣等。

化学发泡剂化学发泡剂是通过化学反应来产生气体并形成泡沫的物质。

化学发泡剂可以分为无机发泡剂和有机发泡剂两类。

无机发泡剂无机发泡剂主要由金属及其盐类制备而成，如氮化硼、碳酸盐、金属氧化物等。

无机发泡剂具有耐高温、耐腐蚀等特点，广泛应用于建材、陶瓷、冶金等领域。

有机发泡剂有机发泡剂常由含有活性基团的化合物（如有机酸盐、易于分解的有机物等）与含有生成气体的物质（如碳酸氢盐、硝酸盐等）反应制得。

有机发泡剂广泛应用于塑料、橡胶、泡沫剂等行业。

生物发泡剂生物发泡剂主要来源于生物质资源，如淀粉、木材和植物纤维等。

生物发泡剂具有环保、可再生等特性，被广泛应用于生态环保领域。

发泡剂的应用发泡剂在各个行业中都有广泛应用，以下是一些主要的应用领域：建筑行业发泡剂可以用于制备建筑材料，如保温板、隔音板、吸音材料等。

发泡材料的使用可以提高建筑物的保温性能，减少能源消耗，并改善室内的声音环境。

汽车工业发泡剂在汽车工业中被广泛应用于制造座椅、车身部件、减震材料等。

通过使用发泡剂，可以减轻车身重量，提高燃油效率，并提供更好的舒适性和安全性。

电子行业发泡剂在电子行业中用于制作电子元件的密封材料、防静电材料等。

发泡材料能够提供良好的绝缘性能，避免电子元件受到湿气、灰尘和电磁干扰的影响。

包装行业发泡剂在包装行业中被广泛用于保护产品，减少运输过程中的损坏。

例如，在物流运输中，使用发泡剂可以减少产品的振动、撞击，并提供缓冲和抗压保护。

发泡剂的未来发展随着科技的不断进步和技术的创新，发泡剂的应用领域将会进一步扩大和深入。

发泡剂的原理与应用1. 发泡剂的概述发泡剂是一种在一定条件下能够在液体或固体中产生大量气体泡沫的物质，可以用于降低材料的密度、增加材料的孔隙率，从而改善材料的性能和特性。

2. 发泡剂的分类发泡剂可以根据不同的原理和用途进行分类，常见的发泡剂包括：•物理发泡剂：利用物理性质使溶液或熔融物质发生快速冷却、挥发或膨胀，生成气体泡沫。

例如，压缩空气、惰性气体和水蒸气等。

•化学发泡剂：通过化学反应释放气体来产生气泡。

常见的化学发泡剂包括硬质发泡剂、软质发泡剂和固体发泡剂。

•生物发泡剂：利用生物活性的物质，在生物体内产生气体泡沫。

例如，酵母、酒石酸和糖醇等。

3. 发泡剂的原理发泡剂能够产生气泡的原理主要包括： - 溶解性原理：发泡剂在液体中溶解，并在一定条件下释放出气体，形成气泡。

- 化学反应原理：发泡剂通过化学反应释放出气体，使材料产生膨胀和孔隙结构。

- 相变原理：发泡剂在固体材料中吸收热量，发生相变，产生气体泡沫。

4. 发泡剂的应用发泡剂广泛应用于各个领域，主要包括以下几个方面：4.1 建筑材料领域•聚苯乙烯泡沫板（EPS）：EPS是一种常用的建筑保温材料，具有良好的保温性能和防水性能。

•聚氨酯泡沫材料（PU）：PU泡沫材料常用于建筑隔热、密封和减震等方面。

4.2 包装材料领域•聚乙烯发泡片（PE）：PE发泡片广泛用于包装电子产品和易碎物品，能够起到减震和保护的作用。

•聚酯发泡片（PET）：PET发泡片具有优异的耐水性和机械性能，被广泛应用于电子产品和器械的包装。

4.3 汽车制造领域•发泡聚氨酯：汽车座椅、车身部件和隔音材料常采用发泡聚氨酯材料，具有良好的减震和隔音效果。

•聚丙烯发泡材料：聚丙烯发泡材料具有较高的强度和韧性，被广泛用于汽车内饰、车顶和车身板等方面。

4.4 食品工业领域•食品膨化剂：食品膨化剂利用发泡剂的作用，在食品中产生气泡，达到膨化和酥脆的效果。

例如，薯片、爆米花和泡芙等。

4.5 其他应用领域•化妆品：发泡剂广泛应用于洗面奶、沐浴液和洗发露等化妆品中，帮助产生丰富的泡沫。

发泡剂的作⽤原理以及应⽤在塑料中加⼊⼀些填料，就可使塑料某些性能得到改进，由此更适合于某些专门⽤途。

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，则最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。

塑料泡沫的形成⼀般可分为四个阶段。

第⼀阶段，发泡剂必须完全均匀地分散在聚合物内，聚合物通常呈液体或熔融态。

发泡剂此时在聚合物中可以形成真正的溶液，或者仅仅是均匀地分散在聚合物中，形成⼆相系统。

第⼆阶段，⼤量单个的⽓泡形成后，该系统即转变成⼀个⽓体分散在液体中的系统了。

此时往往要加⼊核化剂，以促进⼤量⼩⽓泡形成。

核化剂⼀般是极细的惰性颗粒，它们为新⽓相的形成提供部位。

第三阶段，最初形成的泡孔在不断涨⼤，这是因为有更多的⽓体扩散并透过聚合物进⼊了泡孔。

如果这段时间够长，则单个的泡孔就将互相接触。

假如隔开单个泡孔的壁破裂，那么，通过这种聚结⽅式，就会形成更⼤些的泡孔。

如果主要是通过泡孔互连⽽形成的泡沫，则称之为开孔式泡沫。

如果是由互不相连的泡孔形成的泡沫，就叫闭孔式泡沫。

如果允许泡孔聚结⽆限制地进⾏下去，那么泡沫就会塌陷，这是因为⽓体全部⾃动地与聚合物分离开了。

第四阶段，当聚合物粘度增加，泡孔不能再增长时，泡沫就会稳定住。

采⽤冷却、交联或其它⽅法都可以增加聚合物粘度。

发泡过程的后三个阶段，从时间来看，则可短⾄⼏分之⼀秒，最长也不会超过⼏秒钟。

泡沫的形成，要求聚合物呈液态。

为此，可通过加热溶解或塑化聚合物。

泡沫塑料的⽣产过程⼏乎与任何普通塑料⽣产过程⼀样，通常经过挤塑、滚塑和注塑，以及增塑糊加⼯和热成型等过程。

出于同样原因，基本上任何种类的塑料都能制成泡沫塑料。

聚氯⼄烯（硬质和软质都可）、聚苯⼄烯、聚丙烯、ABS和聚⼄烯，都已⼯业规模地制成泡沫塑料。

发泡剂的种类特点及应用研究发泡剂是一类在化工、建筑、食品、医药等领域中广泛应用的化学品。

它可以在液体中产生气泡，使液体变得蓬松轻盈，有很多种类和特点，下面就对发泡剂的种类特点及应用研究进行一番探讨。

一、发泡剂的种类及特点1. 生物发酵类发泡剂生物发酵类发泡剂是利用生物发酵方法制成的发泡剂，具有环保、可降解的特点，广泛应用于食品、制药和生活用品等领域。

这类发泡剂制备过程中不使用化学合成的原料，对环境无污染，对人体无害，是发泡剂种类中的一种新兴型产品。

2. 有机发泡剂有机发泡剂是利用有机物质制成的，它具有燃烧时能释放出水和无害气体的特点，广泛应用于建筑、交通等领域。

有机发泡剂可以改善材料的隔热性能，降低能耗，提高建筑物的节能效果，是发泡剂中的一种重要类型。

3. 矿物发泡剂矿物发泡剂是利用矿物质制成的，其特点是稳定性好，使用寿命长，适用范围广。

矿物发泡剂的应用领域包括建筑保温材料、工业设备隔热材料等。

矿物发泡剂因其具有不易挥发、低成本等优点，逐渐成为工业领域中的主要发泡剂。

4. 混合发泡剂混合发泡剂是将生物发酵类发泡剂、有机发泡剂、矿物发泡剂等各种发泡剂混合而成的一种复合型产品，它综合了各种发泡剂的优点，具有稳定性好、发泡效果明显等特点。

混合发泡剂被广泛应用于建筑、交通、装饰等领域，成为了发泡剂市场中的一大亮点。

二、发泡剂的应用研究1. 发泡剂在食品行业的应用研究食品行业是发泡剂的一个重要应用领域，发泡剂在冰淇淋、饼干等食品的生产过程中起着重要作用。

目前，食品行业对发泡剂的要求变得越来越严格，对于发泡剂的生物性、健康性、安全性等方面提出了更高的要求。

食品行业对生物发酵类发泡剂的研究和应用日益增多，生物发酵类发泡剂因其具有环保、可降解的特点，被食品行业所青睐，未来发展前景广阔。

2. 发泡剂在建筑领域的应用研究建筑领域是发泡剂的主要应用领域之一，尤其是在建筑保温材料方面。

发泡剂的应用不仅能有效提高建筑材料的隔热性能，还能减少建筑物的能耗，节约能源。

1、发泡剂的发展历史发泡剂在工业上的应用可以追溯到橡胶工业的早期，Hancock等在1846年就用碳酸铵和挥发性液体作为发泡剂以生产天然橡胶的开孔海绵制品。

到20世纪20年代，各种碳酸盐仍是最普遍的化学发泡剂。

从20世纪30年代到50年代，人们开发了利用压缩氮气在高压下进行膨胀以制造闭孔海绵橡胶的方法，即Rubatex法，并广泛的应用于工业生产中。

直到1940年，杜邦公司提出了二偶氮氨基苯，这是第一个在工业上应用的有机化学发泡剂。

尽管它有毒性和污染性，但当时扔得到广泛的应用。

这主要是因为有机化学发泡剂使用方便且效率较高所致。

在第二次世界大战期间，偶氮二异丁氰作为非污染的发泡剂，大量用于制造软质和硬质的PVC泡沫制品。

但直到高效的二亚硝基五亚甲基四胺被用作发泡剂后，才使人们进一步认识到有机化学发泡剂的重要性。

1950年后Rubatex法实际上已被淘汰，而有机化学发泡剂则在此领域中占据了统治地位。

纵观发泡剂的发展历史，主要经历了物理发泡剂到化学发泡剂，从无机发泡剂到有机发泡剂的发展过程。

2、定义：发泡剂又称起泡剂或泡沫剂，是指能促进泡沫发生，形成闭孔或联孔结构材料的物质。

在特定条件下，通过物理方法( 搅拌、压缩空气等) 或化学反应使其在短时间内形成大量均匀稳定的泡沫。

发泡剂有广义与狭义两个概念。

这两个概念是有一定的差别的，它可以区分非应用性的发泡剂与应用性发泡剂。

①广义的发泡剂是指所有其水溶液能在引入空气的情况下大量产生泡沫的表面活性剂或表面活性物质。

因为大多数表面活性剂与表面活性物质均有大量的起泡的能力，因此，广义的发泡剂包含了大多数表面活性剂与表面活性物质。

因而，广义的发泡剂的范围很大，种类很多，其性能品质相差很大，具有非常广泛的选择性。

广义的发泡剂的发泡倍数（产泡能力）、泡沫稳定性（可用性）等技术性能没有严格的要求，只表示它有一定的产生大量泡沫的能力，产生的泡沫能否有实际的用途则没有界定。

②狭义的发泡剂狭义的发泡剂是指那些不但能产生大量泡沫，而且泡沫具有优异性能，能满足各种产品发泡的技术要求，真正能用于生产实际的表面活性剂或表面活性物质。

发泡剂的定义与分类所谓发泡剂就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。

1、化学发泡剂是那些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。

化学发泡剂又有无机发泡剂和有机发泡剂之分。

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。

无机发泡剂主要有以下类别：碳酸氢钠：碳酸氧钠是一种无机发泡剂，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。

2、物理发泡剂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，那么这种物质就称作物理发泡剂。

常用的物理发泡剂有低沸点的烷烃和氟碳化合物。

1．正戊烷2．正己烷3．正庚烷4．石油醚（石脑油）5．三氯氟甲烷（简称Freon11）6．二氯二氟甲烷（简称Freon12）7．二氯四氟乙烷（简称Freon114）阴离子表面活性剂水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫，在纸面石膏板、发泡混凝土领域大量应用。

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。

发泡剂的实质就是它的表面活性作用。

没有表面活性作用，就不能发泡，也就不能成为发泡剂，表面活性是发泡的核心。

3、常用的表面活性剂类发泡剂有：1．十二烷基硫酸钠（K12）2．脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）3．松香皂类发泡剂4．动植物蛋白类发泡剂5．纸浆废液等。

广义的发泡剂和狭义的发泡剂发泡剂有广义与狭义两个概念。

这两个概念是有一定的差别的，它可以区分非应用性的发泡剂与应用性发泡剂。

①广义的发泡剂是指所有其水溶液能再引入空气的情况下大量产生泡沫的表面活性剂或表面活性物质。

因为大多数表面活性剂与表面活性物质均有大量的起泡的能力，因此，广义的发泡剂包含了大多数表面活性剂与表面活性物质。