第十章发泡剂与消泡剂.pptVIP

第十章 发泡剂与消泡剂;10.1概述;; 泡沫类似于乳液，乳液形成大量的水油界面，泡沫则形成大量的气液界面，但都需在机械力的作用下产生。 泡沫：就是不溶性气体在外力作用下进入液体之中，并被液体相互隔离的非均相体系。产生泡沫时，由于液体与气体的接触表面迅速增加，体系的自由能也迅速增加。 ; ∵ dG = -SdT + Vdp + r·dA P、T一定， dG = r·dA △G = r·△A（恒温恒压下自由能变化） ∴ 产生泡沫，△A 增加，△G增加 表面活性剂 r ↓ 　 纯液体， r 不变 ∴加入表面活性剂有利于泡沫的生成，但产生的泡沫仍是热力学不稳定的，部分抵消由于△A造成的△G。 ;;二、泡沫的破裂;消泡机理;; 消泡剂要起作用，首先必须渗透到泡沫间的液膜上，渗入能力用E表示（E0），消泡剂渗入到液膜上，又要能很快地散布开，散布能力可用散布系数S表示。 Ross公式：渗入系数：E= rF + rDF - rDO 散布系数：S= rF – rDF – rD O E、SO，消泡剂才具有消泡能力。;10.2 发泡剂; 物理发泡剂是利用其在一定温度范围内物理状态的变化而产生气孔；化学发泡剂则是在发泡过程中因发生化学变化而产生一种和多种气体，从而使聚合物发泡。 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年就发表了一系列的专利，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。; 直到本世纪20年代，各种碳酸盐仍是最普遍的化学发泡剂。从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，并广泛地应用于工业生产中。 在发泡剂的发展过程中，人们首先是采用物理发泡剂与无机化学发泡剂。; 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。尽管它有毒性和有污染性，但当时仍得到广泛的应用。这主要是因为有机化学发泡剂使用方便且效率高所致。在二次世界大战期间，偶氮二异丁腈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次甲基四胺被用作发泡剂后，才使入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了统治地位。;10.2.1 物理发泡剂; 从理论上来说，不管用什么方法，只要能放出气体的物质都可作为发泡剂。但事实上，一个实用的发泡剂尚需具备一定的条件。 作为一个理想的物理发泡剂应具备以下的性能： ①无毒、无味；②无腐蚀性；③不易燃易爆；④不损坏聚合物的性能；⑤气态时必须是化学惰性的；⑥常温下具有低的蒸气分压；⑦具有较快的蒸发速度；⑧分子量小，相对密度大；⑨价廉，来源充足。; 能满足上述所有条件的物理发泡剂是不存在的。例如，常用的低沸点脂肪烃，一般为C5~C7的各种异构体的脂肪烃，虽价廉、低毒，却易燃易爆，这就限制了它的广泛的使用。石油醚主要用于制造均聚和共聚的苯乙烯泡沫塑料。 而卤代脂肪烃价廉、不易燃易爆，但其毒性与热稳定性稍差。尽管如此，一氯甲烷与二氯甲烷仍大量地用于制造聚苯乙烯泡沫材料。二氯甲烷还可用做PVC发泡剂，氯化乙烯是泡沫PVC和环氧树脂的辅助发泡剂。; 氟代烃几乎具有理想物理发泡剂的各项性能，因此它可以用来制造许多泡沫材料。例如，泡沫聚乙烯，泡沫醋酸纤维素，泡沫聚苯乙烯，泡沫苯乙烯-丙烯腈共聚物和乙烯－丙烯共聚物，并用于聚氯乙烯增塑糊、氟烃聚合物的发泡以及硬质和软质聚氨酯泡沫、泡沫环氧树脂、泡沫脲醛树脂和泡沫酚醛树脂的制造。 尽管物理发泡剂一般都价格低廉，但却需要比较昂贵的、专门为一定用途而设计的发泡设备。所以在工业生产中应综合考虑生产成本以确定采用何种发泡剂。;10.2.2 化学发泡剂; 早期的化学发泡剂，是利用碳酸盐的热分解性能将其作为最常用的化学发泡剂；到二次世界大战后人们发现某些有机化合物作为发泡剂使用时性能更优越，进而逐渐在发泡剂领域占据了主导地位。 化学发泡剂必须是一种无机的或有机的热敏性化合物，受热后在一定的温度下会发生热分解而产生一种或几种气体，从而达到发泡的目的。;