发泡剂与消泡剂原理

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1、第八章发泡剂与消泡剂§8.1概述泡沫现象发泡剂消泡剂§8.2发泡与消泡原理§8.2.1泡沫的形成泡沫类似于乳液，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。∵dG=-SdT+Vdp+r·dAP、T一定，dG=r·dA△G=r·△A∵dG=-SdT+Vdp+r·dAP、T一定，dG=r·dA△G=r·△A∴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

2、不稳定的，部分抵消由于△A造成的△G。重力作用，液体沿泡壁流下，变薄而易于破裂影响泡沫稳定性的因素表面弹性表面粘度增加粘度降低挥发性§8.2.2泡沫的破裂泡沫不稳定，大小、分布改变，泡壁减薄时易破裂。R↘P↗，∴大小气泡内气压不等∴气体总是从小气泡的高压侧向大气泡的低压侧通过界膜进行扩散，小气泡↘，大气泡↗，破裂。消泡机理:消泡剂常以微粒的形式，渗入到泡沫的体系中。泡沫体系要产生泡沫时，存在于体系中的消泡剂立刻破坏气泡的弹性膜，抑制气泡的产生。若气泡已产生，添加的消泡剂接触泡沫后，进一步扩展，层状侵入，取代原泡沫的膜壁。

3、∵低表面张力的液体总是要流向高表面张力的液体∴消泡剂本身低表面张力使膜壁逐渐变薄，从而导致气泡的破裂消泡剂：低的表面张力，低HLB值，不溶于发泡介质中，但又能均匀分散于泡沫介质中，产生持续、均衡的消泡能力。要起泡时，阻止气泡的产生；已起泡沫，迅速地散步，破坏气泡的弹性膜，使之破裂。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（E>0），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-rD>O散布系数：S=rF–rDF–rD>OE、S>O，消泡

4、剂才具有消泡能力。§8.3发泡剂§8.3.1概述定义:发泡剂是一类能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成微孔结构的物质。分类:根据产生气泡的方式物理发泡剂化学发泡剂物理发泡剂:依靠一定温度范围内物理状态的改变达到发泡的目的.性能要求:①无毒、无味、无腐蚀性；②不易燃易爆；③不损坏聚合物的性能；④气态时必须是化学惰性的；⑤常温下具有低的蒸气分压；⑥分子量小相对密度大，发展：早期：压缩气体(空气、CO2，N2等)挥发性的液体(b.p<110℃)最佳：氟代烃特点：自身价格低廉但所需设备昂贵化学发泡剂：定义：通过

5、化学变化产生气体进而发泡的物质。发泡效果的影响因素：分解温度：必须与聚合物的熔融温度相适应发气量：衡量化学发泡剂发泡效率的指标分解速度：分解热：化学发泡剂的性能要求：①热分解温度是一定的，分解时不应大量放热②热分解反应的速度必须是可控的，而且必须有足够的产生气体的速度，③所产生的气体必须是无腐蚀性的，易分散或溶解在聚合物体系中；④分解残渣与聚合材料相容，无不良气味，低毒，无色；不影响聚合材料的物化性能。化学发泡剂的分类：无机化学发泡剂有机化学发泡剂碳酸盐亚硝酸盐硼氢化物过氧化氢N-亚硝基化合物偶氮化合物酰肼类化合物尿素化

6、合物其他无机化学发泡剂碳酸盐碳酸铵碳酸氢铵碳酸氢钠碳酸铵组成：NH4HCO3·NH2COONH4分解温度：30℃开始，55-66℃剧烈发气量：700-980ml/g特点：便宜，发气量高，但贮存稳定性差，在聚合物中分散困难，而且有一定的氨味，碱性对橡胶硫化有促进作用返回碳酸氢铵分解温度：60℃发气量：850ml/g特点：热分解温度比碳酸铵高，比碳酸铵稳定，便于贮存；分解反应是可逆的，分解速度可控，能得到均匀的微孔泡沫制品。在聚合物中分散困难且具有氨味返回碳酸氢钠分解温度：100℃开始，140℃迅速发气量：267ml/g特点

7、：碳酸氢钠不产生刺激性的氨气，但其发气量较碳酸氢铵低，而且分解残渣Na2CO3具有强碱性。返回亚硝酸盐：主要是亚硝酸铵组成：NH4Cl+NaNO2特点:亚硝酸铵的热分解是不可逆的，因此它可以作为加压发泡过程中的发泡剂。亚硝酸铵分解产生的气体是氮气，也含有少量氮的氧化物，因此对橡胶的硫化有促进作用但会腐蚀模具和设备。返回硼氢化钾与硼氢化钠发气量：KBH41660ml/gNaBH42370ml/g特点：碱金属氢硼化物的价格昂贵，而且易燃易爆。返回过氧化氢特点：发气量较低，且具有强腐蚀性无机发泡剂的缺点：特点：吸热反应，分解速

8、率缓慢，发泡率难控制，分散性差有机化学发泡剂优点：①在聚合物中分散性好；②分解温度范围较窄，易于控制；③所产生的N2气，不易从发泡体中逸出．因而发泡率高；④粒子小，发泡体的泡孔小；缺点：①发泡后残渣较多，污染聚合材料或产生表面喷霜现象；②分解放热过大造成内部焦烧现象；③有机发泡剂多为易燃物，在贮存和使用时都应注意防火