什么是发泡剂
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。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；物理发泡剂就是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的；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。发泡剂是指能在塑料中形成泡孔结构，即制造泡沫塑料而添加的一类助剂。它们能在特定的条件下产生大量气体，在形成的这些含有连续或不连续气孔(即开孔或闭孔)，使塑料形成气固相结合的多孔结构材料。
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。它与广义发泡剂的最大区别就是其应用价值，体现其应用价值的是其优异性能。其优异性能表现为发泡能力特别强，单位体积产泡量大，泡沫非常稳定，可长时间不消泡，泡沫细腻，和使用介质的相容性好等。
狭义的发泡剂就是工业实际应用的发泡剂，一般人们常说的发泡剂就是指这类狭义发泡剂。只有狭义的发泡剂才有研究和开发的价值。
形成和发展
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。耐热工程塑料和热固性聚合物也是如此。
发泡剂分类
1、物理发泡剂
物理发泡剂主要是通过发泡剂物理状态的变化来形成塑料中的泡孔的。理想物理发泡剂应具备的条件为：①惰性、无毒；②和树脂相容；③在树脂基体中的扩散速度小；④当树脂反应放出热量，或当置到外部加热时应易于挥发．
通常，物理发泡剂分为三类：①压缩气体；②可溶性固体：③在沸点低于0℃的挥发性液体。
在加工过程中，当压力消除时，压缩气体膨胀，或液体受热蒸发膨胀，或溶解的可溶性固体物质升华而产生气体。在物理发泡剂中，挥发性液体是主要的一类发泡剂。由于液体蒸发是一个吸热过程，因而用挥发性物理发泡剂时体系温度容易控制，可防止聚合物的热降解，避免中心烧焦，有利于制得较厚的发泡体．常用的挥发性发泡剂品种有：含5～7个碳的脂肪烃；卤代烃；低沸点的醇，醚、酮和芳烃。在物理发泡剂中，氯氟烃(CFC)由于对臭氧层的破坏而受到限制。目前，用以部分替代CFC的物理发泡剂主要是二氯甲烷、甲基氯仿等．虽然它们的应用可以减小CFC的用量，但仍不能彻底根除CFC对臭氧层的破坏，况且甲基氯仿对臭氧层也有一定的破坏作用，而极易燃烧，使用不安全，因此，对于实现完全不用CFC等对臭氧层破坏的物质的最终目标来说，任重而道远．通常应用物理发泡剂的工程塑料主要有ABS和酚醛树脂等。
2、化学发泡剂
化学发泡剂又称分解性发泡剂。它们能均匀地分散于树脂中，受热分解，可产生至少一种气体。可分为无机发泡剂和有机发泡剂两类。有机发泡剂是塑料中使用的主要发泡剂，主要是偶氮类、亚硝基类和磺酰肼类。另外还有一些发泡剂组成物，其发泡气体是通过两个组分间的吸热反应而释放出来的。
常用发泡剂简介
1、偶氮类
（1）化学名偶氮二甲酰胺，发泡剂AC
英文名Azobisformamide 或Azodicarbonamide,ABFA,ADCA
结构式：
性质:桔黄色结晶粉末。相对分子质量116.1。相对密度1.65。细度（200 目通过）≥99.5%。水分≤0.1%。灰分≤0.1%。溶于碱，不溶于醇、汽油、苯、吡啶等一般有机溶剂，难溶于水。分解温度190～205℃，不易燃。发气量为200～300ml/g，主要是氮气、一氧化碳和少量二氧化碳。室温贮存稳定，有自熄性，但在120℃以上时因分解产生大量气体，在密闭容器中易发生爆炸。
用途:作为高效发泡剂，应用广泛，发气量大，价格较便宜。适用于PE、PVC、PS、PP、ABS 等。其分解产物无毒、无臭、不污染，可以制得纯白的泡沫体。本品分解温度高，产生的气泡均匀、致密。适用于闭孔泡沫体、常压或加压发泡体，厚的或薄的发泡体等各种发泡制品。如PVC和增塑糊发泡体，聚烯烃的压延和模塑发泡体，发泡人造革等。有机酸及其盐类、脲素、缩二脲、联二脲、硼砂、乙醇胺、氧化锌、盐基性铅盐等对本品有活化作用，可
以降低分解温度。用于PVC 时，配方中的铅盐热稳定剂，对本品有活化作用，会影响发泡条件，在配方设计时应予以注意。
毒性及卫生性:自身毒性及其分解残渣的毒性都极低，可视为无毒。但本品分解产生的气体中有10～30%的一氧化碳，大量贮存时，必须注意通风，以防一氧化碳中毒。
产品质量标准：
外观 黄色粉末 分解温度，℃ 190～200
灰分，% ≤0.1 水份，% ≤0.1
发气量，ml/g 230～250 细度（200 目通过），% ≥99.5
（2）2，2'-偶氮二异丁腈
英文名:2，2'-Azobisisobutyronitrile AZDN,ABN,AIBN
结构式：
性质:白色结晶粉末。相对密度1.1。挥发分1%。甲醇不溶物0.1%。熔点>99℃。溶于甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、石油醚等有机溶剂，不溶于水。分解温度98～110℃，放出氮气，发气量130～155ml/g。室温下缓慢分解，30℃下贮存数月后显著变质，故本品应在10℃以下存放。
用途:最早使用的偶氮类发泡剂。特别适用于PVC，还可用于环氧树脂、PS、酚醛树脂及橡胶等。分解发热量低，约125.6～167.5J/mol，故使用量高达40%也不致使制品烧焦，可制得洁白制品。本品分解温度低，可用于普通的PVC 糊。毒性较大，这大大限制了其应用。近年来，其作为发泡剂应用已日渐缩小，主要用作聚合引发剂。
毒性及卫生性:分解生成四甲基丁二腈，毒性比偶氮二异丁腈大。不适用于与食品接触的制品、儿童玩具或幼儿用品。
（3）偶氮二甲酸二异丙酯
英文名:Diisopropyl azodiformate DIPA
结构式:
性质：橙色油状液体。相对分子质量202。凝固点2.4℃。沸点75.5℃(33.31Pa)。单独加热时，240℃下仍然稳定。使用铅盐、有机锡化合物、镉皂和锌皂等热稳定剂可以使其活化，降低分解温度。在100～200℃内的发气量为200～350ml/g。溶于常见的增塑剂。
用途：液体发泡剂，适用于PE、PP、PVC 等。在塑料中易分散，泡孔结构均匀致密，分解产物无臭、无毒、无色、不污染，可以制造色泽极浅的泡沫塑料。调整配方和加工条件，可制得闭孔或开孔泡沫体。
（4）偶氮二甲酸钡
英文名：Barium azodicarboxylate, BaAC
结构式：
性质：亮黄色粉末。相对分子质量253.37。相对密度1.67，分解温度240～250℃。发气量170～175ml/g，分解产生氮气、一氧化碳、二氧化碳、碳酸钡等。在普通溶剂中不溶。
用途：高温发泡剂。分解温度高，加工安全性好。适用于软化点高的聚合物，特别是PP。作为尼龙树脂的注塑成型和挤塑成型用发泡剂也有良好的效果。还可用于硬质和半硬质PVC、ABS等。
（5）偶氮二甲酸二乙酯
英文名：Azoform E
结构式：
性质：红色无气味的油状液体。相对分子质量174.16。分解温度110～120℃。发气量190ml/g。溶于增塑剂。贮存稳定。对硫化促进剂无反应。对水分和pH 变化敏感。金属盐（Cu、Fe、Co、Pb、Al、Sn 等金属）可促进分解。
用途：PVC 及其共聚物、PE、聚酯、环氧树脂、PS、橡胶的发泡剂。用量为0.5～10%。
（6）偶氮胺基苯
英文名：azobenzide
结构式：
性质：黄棕色结晶，有特殊气味。相对分子质量197.24。熔点96～98℃，分解温度150℃。发气量113ml/g。贮存稳定。易从制品表面析出结晶，在酸性介质中会在较低温度下分解，属于污染性发泡剂。
用途：可作为PVC 及其共聚物、PS、PE、酚醛树脂、环氧树脂、生胶和橡胶、硅酮聚合物的发泡剂。用量0.1～5%。
毒性及卫生性：无毒。但其分解物对人体有害。
2、亚硝基化合物类
（1）N,N'-二亚硝基五次甲基四胺，发泡剂H
英文名：N,N'-Dinitroso pentamethylene tetramine,DPT 或BN
结构式：
性质：淡黄色结晶粉末，本身无臭，在潮湿状态下有甲醛味。相对分子质量186.18。相对密度：1.45。溶解度（室温，g/100g 溶剂）：甲乙酮1.6、吡啶1.8、乙酰乙酸乙酯2.6、乙腈5.6、吗啉2.0、1-硝基丙烷1.4、二甲基甲酰胺14.7。在水、乙醇、苯、乙醚、丙酮中的溶解度约为1。分解温度190～205℃（空气中）、130～190℃（树脂中或使用分解助剂）。发气量260～270ml/g。分解气体主要是氮气，有少量一氧化碳和二氧化碳等。本品易燃，与酸或酸雾接触会迅速起火燃烧，故不能与这些物质共同存放，并应严禁明火。
用途：作为发泡剂多用于PVC。发气量大，发泡效率高。使用水杨酸、己二酸、邻苯二甲酸等有机酸或尿素为发泡助剂，可以降低分解温度（通常调节在90～130℃）。分解时发热量大，易造成厚制品的“芯烧”，且分解产物有恶臭。并用尿素后可消除臭味。本品在PVC中的用量约为7～15%。
产品质量标准：
外观 浅黄色细晶粉末 分解温度，℃ ≥200
熔点，℃ >200 灰分，% ≤0.15
发气量，ml/g ≥240 细度，目 120
纯度，% ≥98 水份，% ≤0.2
（2）N,N'-二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺
英文名：N,N'-Dimethyl-N,N'-dinitrosotere phthalamide,D MDNTA
结构式：
性质：商品化产品中有效成分为70%。黄色粉末，相对分子质量250.21，相对密度1.2。空气中分解温度为105℃，树脂中为90～105℃，发气量为126ml/g，分解气体主要是氮气。纯品为爆炸物，对冲击和摩擦敏感，故商品中充入惰性填料以增加安全性。
用途：可用作PVC 发泡剂，特别适用于PVC 糊，不使用发泡助剂即可制得开孔和闭孔的泡沫体。分解生热小，可用于厚制品，分解残余物无污染，但在塑料中会喷霜。
3、磺酰肼类
（1）苯磺酰肼
英文名：Benzene sulfonyl hydrazide,BSH
结构式：
性质：淡黄色或白色细微粉末，相对分子质量172.20。相对密度1.43～1.48，熔点99℃。空气中分解温度>95℃，塑料中分解温度为95～100℃。发气量为130ml/g，分解气体中主要是氮气，有少量水蒸气。
用途：可用于PVC、酚醛树脂、聚酯发泡剂。分解过程伴有发热，使制品内部温度升高，故最好与碳酸氢钠混合使用。本品分解后产生的含硫化合物具有臭味。
（2）对甲苯磺酰肼
英文名：Toluene-p-sulfonyl hydrazide,TSH
结构式：
性质：白色结晶细微粉末。相对分子质量186。相对密度1.40～1.42。熔点100～110℃。易溶于碱，溶于甲醇、乙醇、甲乙酮，微溶于水、醛类，不溶于苯和甲苯。分解温度100～110℃，放出氮气和少量水，发气量为110～125ml/g。在热水中水解产生磺酸，并放出氮气。常温下无吸湿潮解现象，化学性质稳定。本品为可燃性物质，但遇酸不着火。
用途：本品为低温发泡剂，适用于PVC 等多种塑料和橡胶。发生的气体和分解残渣无毒、无臭、不污染。本品产生的泡孔结构细密均匀，制品收缩率小，撕裂强度大，特别适合于制造闭孔泡沫塑料和海绵胶。本品用于PVC 可制得白色泡沫体，但在此场合模具表面必须镀铬。由于本品分解温度较低，捏炼加工时应避免温度过高（一般低于80℃），以防提前发泡。使用本品时可不用发泡助剂。本品不能与发泡剂H 并用，因这两种发泡剂反应产生大量热量，可导致制品内部烧焦。本品也不宜与铅盐并用，以免产生黑色硫化铅沉淀。
产品质量标准：
外观 白色粉末灰分，% ≤0.5
水份，% ≤1 纯度，% ≥95
细度，通过100 目英国标准筛，% 100
（3）4，4’-氧化双苯磺酰肼
英文名：4，4’-Oxybis(benzenesulfonyl hydrazide),OBSH
结构式：
性质：白色或淡黄色结晶粉末。相对分子质量358.39。相对密度1.52。分解温度140～160℃，放出氮气和水蒸气，发气量约为120ml/g。溶于环己酮、乙二醇、乙醚，微溶于乙醇和温水，不溶于苯和汽油。
用途：本品为适应性极广的发泡剂，有万能发泡剂之称。可用于PVC、PE、PP、ABS 树脂等，也可作为塑料与橡胶的共混物及各种合成橡胶的发泡剂。其结构中虽然含有醚键，但非常稳定。在树脂中的分解温度为120～140℃。使用碳酸氢钠可使其活化，降低分解温度。泡孔结构细微均匀，分解气体和残余物无毒、无臭、不污染制品。适用于制造PE发泡电线电缆绝缘材料，微孔PVC 糊泡沫体等各种泡沫塑料。本品加工安全性高，在100℃以内无提前发泡之虞。但本品在分解发泡时放出水，故对于忌水场合不适用。
毒性及卫生性：美国食品和药物管理局许可本品用于制做制品包装材料，在食品容器的密封制品中最大许用量为0.5%（FDA121.2550），在橡胶制品中为5%（FDA121.2562）。
（4）3，3’-二磺酰肼二苯砜
英文名：Diphenyl sulfon-3，3’-disulfonyl hydrazide
结构式：
性质：灰白色粉末。相对分子质量406.45。相对密度1.60。在空气中的分解温度为148℃，在乙烯基塑料中的分解温度为135～145℃。发气量110ml/g。无毒。
用途：本品主要作为软质PVC 发泡剂，也可用于硬质PVC 和PE。发泡时分解生成的气体无恶臭，无毒，但残余物有污染性，可使制品带色。
（5）1，3-苯二磺酰肼
英文名：Benzene-1,3-disulfonyl hydrazide
结构式：
性质：商品形式为50%本品与50%氯化石蜡的混合物，是含有灰白色细微粒子的膏状物，相对分子质量266.29，相对密度1.5。在空气中的分解温度约为150℃，在塑料中的分解温度为115～130℃，发气量300ml/g。
用途：本品可作为橡胶和塑料用发泡剂，主要用于橡胶。加工安全性高，提前发泡的危险性小。碱性物质可降低其分解温度。分解产生的气体主要是氮气。
（6）对甲苯磺酰氨基脲
英文名：p-Toluene sulfonyl semicarbazide
结构式：
性质：白色细微粉末。相对分子质量229.25。溶于二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、浓氢氧化铵和碱水，不溶于乙酸、丙酮、四氯化碳、乙二醇、异丙醇、石油醚、甲苯和水。在空气中的分解温度为230℃，在塑料中的分解温度为213～225℃。放出的气体主要是氮气和二氧化碳（约2:1）。分解后的固体残余物主要是对二甲苯二硫化物和对甲苯磺酸铵，前者可溶于苯，后者可溶于水。本品在室温下有良好的贮存稳定性，但应避免靠近蒸汽管道、火源和阳光直晒。
用途：本品为高温氮气发泡剂，特别适用于高温加工的塑料，如ABS 树脂、尼龙、硬质PVC、HDPE、PP、PC 等。加工安全性好，无提前发泡的危险。本品也可用于天然橡胶和合成橡胶的发泡。
（7）4，4’-氧代双（苯磺酰氨基脲）
英文名：4，4’-Oxybis(benzene sulfonyl semicarbazide)
结构式：
性质：本品为高温发泡剂，分解温度为210～220℃，发气量约为145ml/g。放出的气体主要是氮气和二氧化碳。
用途：适用于硬质PVC、HDPE、高软化点PP、PC、ABS 树脂等加工温度高的塑料。
（8）三肼基三嗪
英文名：Trihydrazinotrizine,THT
结构式：
性质：白色或灰白色粉末。相对分子质量171.61。分解温度235～275℃。发气量约为247ml/g。放出的气体主要是氮气和二氧化碳。
用途：本品为高温发泡剂，适用于硬质和半硬质PVC、PP、PC、ABS 树脂、聚酰胺等加工温度高的塑料。加工安全性好。
（9）5-苯基四唑
英文名：5-Phenyl tetrazole
结构式：
性质：液体状物。相对密度1.105（50℃）。
用途：本品为高温发泡剂，适用于PC、聚酰胺等熔融温度高的聚合物。
（10）聚硅氧烷-聚烷氧基醚共聚物（发泡灵）
英文名：Copolymer of cilicone and polyalkoxyl ether
结构式：
性质：黄色或棕黄色油状粘稠透明液体。酸值<0.2mgKOH/g。相对密度1.04～1.08。粘度0.15～0.5Pa· s（50℃）。
用途：本品是聚醚型聚氨酯泡沫塑料一步法生产中用的泡沫稳定剂。也可作为聚氨酯类、丙烯酸酯类涂料的流平剂。在彩色胶片防光晕层的涂布方面也有应用。
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