泡(pao)(pao)沫(mo)塑料具(ju)有(you)多(duo)种优良性(xing)能,如质轻、节省材(cai)料和(he)(he)(he)(he)节约成本等,应用非常广泛。各种泡(pao)(pao)沫(mo)塑料的成型(xing),都离不(bu)开发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)的使用。发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)是能够使塑料等高分(fen)子材(cai)料形成泡(pao)(pao)孔的一(yi)类(lei)(lei)物质。根据发泡(pao)(pao)气(qi)体(ti)的来(lai)源,可将发泡(pao)(pao)齐,分(fen)为物理(li)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)化(hua)学发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)。物理(li)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)产生(sheng)气(qi)体(ti)时(shi)不(bu)发生(sheng)化(hua)学反应,而(er)是通(tong)过挥(hui)发或气(qi)化(hua)产生(sheng)发泡(pao)(pao)气(qi)体(ti),典型(xing)的物理(li)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)如氯氟(fu)(fu)烃(ting)类(lei)(lei)(CFCs)、氢(qing)(qing)氟(fu)(fu)烃(ting)类(lei)(lei)(HFCs)、烷烃(ting)类(lei)(lei)、水、超(chao)临(lin)界(jie)CO2等。化(hua)学发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)种类(lei)(lei)繁多(duo),一(yi)般(ban)分(fen)为无(wu)机(ji)(ji)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)有(you)机(ji)(ji)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)。常用的无(wu)机(ji)(ji)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)是无(wu)机(ji)(ji)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)盐(yan)和(he)(he)(he)(he)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)氢(qing)(qing)盐(yan);重(zhong)要(yao)的有(you)机(ji)(ji)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)是偶(ou)氮(dan)二(er)甲(jia)酰胺(an)(AC),后来(lai)又出现了碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)氢(qing)(qing)盐(yan)和(he)(he)(he)(he)柠檬(meng)酸(suan)(suan)的复合物(HYDROCEROLBIH),AC、碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)氢(qing)(qing)盐(yan)和(he)(he)(he)(he)柠檬(meng)酸(suan)(suan)的复合物(EXOCEROL)等。
发(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)剂的(de)性(xing)质(zhi)对泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料的(de)性(xing)能具有极其重要(yao)的(de)影(ying)响。所(suo)以,对发(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)剂性(xing)质(zhi)的(de)研究(jiu),已(yi)成为泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料领域的(de)研究(jiu)热点,并(bing)已(yi)取得很(hen)大(da)进展。随着泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料生产(chan)工艺的(de)不断改进,工业(ye)化(hua)生产(chan)对发(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)剂的(de)性(xing)质(zhi)提出(chu)了(le)更高要(yao)求(qiu)。为了(le)满足(zu)更加苛(ke)刻的(de)发(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)工艺要(yao)求(qiu),研究(jiu)者对发(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)剂的(de)性(xing)能进行了(le)不断改进,并(bing)逐步(bu)扩展其种类(lei)和改善(shan)使用条件(jian)。
本文(wen)主要综述了发(fa)泡(pao)剂的发(fa)展过程和使用状况,并(bing)着重介绍(shao)了发(fa)泡(pao)剂性质对泡(pao)沫塑料(liao)制品的影响。
1物理发泡剂
聚氨酯(zhi)(PU)硬质(zhi)泡(pao)(pao)沫(mo)塑料(liao)(liao)(liao)是应(ying)用(yong)广(guang)泛(fan)的(de)泡(pao)(pao)。沫(mo)塑料(liao)(liao)(liao)。上世纪50年代(dai)末,使(shi)用(yong)氯氟(fu)烃(ting)类(CFCs)物(wu)质(zhi)作为(wei)PU硬质(zhi)泡(pao)(pao)沫(mo)塑料(liao)(liao)(liao)的(de)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)(ji),其中重要(yao)的(de)是CFC-11(CCl3F):后来,氢氟(fu)烃(ting)(HFCs)发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)(ji),取代(dai)了CFC-11。90年代(dai)初,烷烃(ting)类发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)(ji)投入工(gong)业(ye)生产,其中主要(yao)以戊烷类物(wu)质(zhi)为(wei)主。近(jin)年来,超临(lin)界CO2作为(wei)物(wu)理发泡(pao)(pao)剂(ji)(ji)(ji),逐渐(jian)成为(wei)微孔泡(pao)(pao)沫(mo)塑料(liao)(liao)(liao)√行业(ye)新(xin)的(de)研究热点。
1.1氯氟烃类
CFCs是(shi)PU硬质(zhi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)塑料(liao)的(de)(de)主要(yao)发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)剂(ji)。CFC-11是(shi)一(yi)代(dai)发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)剂(ji)的(de)(de)典型代(dai)表(biao),广泛应(ying)用于(yu)PU泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)塑料(liao)行业,它(ta)具有(you)不(bu)燃、无毒、化学(xue)性(xing)质(zhi)稳定等(deng)优点(dian)。到目前为止,CFC-11是(shi)PU硬质(zhi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫(mo)塑料(liao)生产(chan)(chan)中(zhong)综(zong)合性(xing)能(neng)好(hao)、导热(re)系数低的(de)(de)发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)剂(ji)。但是(shi),CFCs发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)剂(ji)对臭氧层(ceng)的(de)(de)破(po)坏作(zuo)(zuo)用很大,并(bing)且会(hui)产(chan)(chan)生温室(shi)效(xiao)应(ying),根据(ju)蒙(meng)特(te)利(li)尔公(gong)约,发(fa)达(da)(da)国家已(yi)于(yu)1996年1月1日停(ting)止生产(chan)(chan)CFCs物质(zhi)。后来,出现(xian)了氢(qing)氯(lv)氟(fu)烃(HCFCs)发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)剂(ji)作(zuo)(zuo)为替(ti)代(dai)晶(jing),HCFC-14lb(CH3CFCl2)是(shi)在商业上(shang)可替(ti)代(dai)CFC-11的(de)(de)成熟的(de)(de)发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)剂(ji)(第二代(dai)发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)剂(ji))。HCFC-14lb没有(you)闪点(dian),自燃温度高,发(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)效(xiao)果与(yu)CFC-11相(xiang)当,但它(ta)仍然(ran)具有(you)一(yi)定的(de)(de)臭氧除去(qu)功能(neng),并(bing)会(hui)产(chan)(chan)生温室(shi)效(xiao)应(ying)p),所(suo)以,HCFC-14lb只是(shi)作(zuo)(zuo)为CFC-11的(de)(de)过渡替(ti)代(dai)品(pin)使用,发(fa)达(da)(da)国家已(yi)于(yu)2003年禁止其生产(chan)(chan),我国也(ye)将在2030年前停(ting)止生产(chan)(chan)HCFC-14lb。
1.2氢氟烃类
HFCs发(fa)泡剂(ji)属(shu)于环(huan)(huan)保发(fa)泡剂(ji)(第三(san)代发(fa)泡剂(ji))。环(huan)(huan)保发(fa)泡剂(ji)主要是(shi)指(zhi)臭(chou)氧消耗潜(qian)能(neng)(ODP)为(wei)零,温室效(xiao)应潜(qian)能(neng)(GWP)较小(xiao),对(dui)环(huan)(huan)境(jing)友好的绿色发(fa)泡剂(ji)。
HFCs发(fa)泡(pao)剂分(fen)为气态(tai)(tai)(tai)和液态(tai)(tai)(tai)两大(da)(da)类。气态(tai)(tai)(tai)HFCs发(fa)泡(pao)剂具(ju)有导(dao)热系数较大(da)(da)、蒸汽压较高、需(xu)要耐压容器储存(cun)和需(xu)要对发(fa)泡(pao)设(she)备进(jin)行特殊(shu)改造等缺点,目前已很少使用(yong)。早期的(de)(de)HFCs发(fa)泡(pao)剂主要是HFC-134a和I-IFC-152a,两者缺陷(xian)在(zai)(zai)于导(dao)热系数较高,在(zai)(zai)多元醇中的(de)(de)溶解度较低,加工(gong)比较困难。研(yan)究表明,在(zai)(zai)HFCs发(fa)泡(pao)剂系列中,有可(ke)能(neng)取代HCFC-141b的(de)(de)发(fa)泡(pao)剂是HFC-245fa(CHF2CH2CF,)和HFC-365mfc(CH3CF2CH2CF3)。
HFC-245fa由美国Honeywell公司首先推出,美国Honeywell公司、乌克兰Allchem公司和(he)(he)日本CentralGlass公司是(shi)其全球主要(yao)生(sheng)产(chan)(chan)(chan)商(shang)。,HFC-245fa具有ODP为(wei)零、GWP较小、无色透明、不(bu)可燃、无毒和(he)(he)无闪(shan)点(dian)等优点(dian)。HFC-245fa作为(wei)环(huan)保(bao)(bao)发(fa)泡(pao)剂,国内外已(yi)开(kai)始用(yong)来生(sheng)产(chan)(chan)(chan)电(dian)冰(bing)箱保(bao)(bao)温(wen)材料。美国和(he)(he)日本倾(qing)向(xiang)于使用(yong)HFC-245fa,目前Honeywell公司已(yi)建成HFC-245缸的工业(ye)级生(sheng)产(chan)(chan)(chan)装(zhuang)置,而我国仍处(chu)于开(kai)发(fa)过程中。因(yin)此,必须加快(kuai)HFC-245fa生(sheng)产(chan)(chan)(chan)和(he)(he)应(ying)用(yong)的开(kai)发(fa)及产(chan)(chan)(chan)业(ye)化步伐,以满足国内需要(yao);
HFC-365mc由(you)法(fa)国Atofina(原名ElfAtoChem)公司(si)首先研制成功,国外生产商有美国Solvay氟化物公司(si)和法(fa)国Atofina公司(si)等。在(zai)目前所有ODP为零的(de)(de)HFCs发(fa)泡剂(ji)中,HFC-365mfc是沸点(dian)高(gao)于25℃的(de)(de)液(ye)态(tai)发(fa)泡剂(ji),其蒸汽压比HCFC-14lb低,发(fa)泡设备(bei)(bei)无需大的(de)(de)改动,但它具有一定的(de)(de)可燃性(xing)。与HCFC-14lb相(xiang)比,HFC-365mfc制备(bei)(bei)的(de)(de)泡孔结构(gou)均(jun)匀,平均(jun)孔径较小,泡体拉伸强度高(gao),断裂伸长(zhang)率大。欧盟(meng)国家正积极开发(fa)HFC-365mfc,2002年底Solvay公司(si)在(zai)法(fa)国建成了1.5万t/aHFC-365mc生产装置,这(zhei)预示着不破坏臭氧(yang)层的(de)(de)高(gao)性(xing)能发(fa)泡剂(ji)将在(zai)全球推广(guang)使用。