化学发泡剂和物理发泡剂有哪些？

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。

物理发泡剂种类较多，如含 5～7 个碳的脂肪烃、氯代烃、氟氯烃和二氧化碳气体等，自20世纪50年代，一氟三氯甲烷(CFC-11)作为聚氨酯首选的发泡剂被广泛应用，因其对大气臭氧层有破坏作用，为了保护地球生态环境，必须禁止使用 CFCS 类化合物。多年来国内外一直在寻找和开发理想的替代产品，替代发泡剂除考虑发泡剂本身的性质外，一般还需要对聚醚多元醇、匀泡剂、催化剂等原料进行适当调整与改善，使配方体系达到最优化，因此物理发泡剂的关键在于替代产品的开发与应用研究。到目前为止，对发泡剂 CFC～11 的替代主要有以下四种方案。

二氧化碳发泡剂有两种，一种是异氰酸酯和水反应生成二氧化碳(水发泡)作为发泡剂；另一种是液体二氧化碳。水发泡与 CFC-11 相比优点在于，二氧化碳ODP(臭氧损耗值)为零，无毒、安全、不存在回收利用问题，不需要投资改造发泡设备;缺点是发泡过程中多元醇组份粘度较高，发泡压力与泡沫温度都较高，泡沫塑料与基材粘接性变差，尤其是硬泡产品的热导率高;由于二氧化碳从泡孔中扩散速度较快，而空气进入泡孔较慢，从而影响泡沫塑料尺寸稳定性，虽然可以通过改性有所改进，但是仍然不如 CFC-11 发泡材料。

目前二氧化碳发泡剂主要用于对绝热性要求不高的供热管道保温、包装泡沫塑料和农用泡沫塑料等领域。液体二氧化碳发泡优缺点与水发泡相同，目前主要用于聚氨酯软泡，用于硬泡可以克服水发泡增加了异氰酸酯的消耗量、泡沫塑料发脆和与基材粘接性差等缺点。但是液体发泡要对发泡机进行改进，液体二氧化碳储运费用增加，目前液体二氧化碳发泡技术尚在不断研究与发展之中。

氢化氟氯烃(HCFC)类发泡剂，分子中含有氢，化学特性不稳定，比较容易分解，因此其ODP要远远小于CFC-11，所以 HCFC 被当作 CFC 发泡剂第一代替代产品，在过渡时期内暂时使用，应尽可能在短时间内被无氯化合物所取代。

目前欧盟、美国、日本已禁止使用 HCFC 类发泡剂，我国截止使用年限为2030年。目前商业上可以替代CFC-11 最成熟的产品为 HCFC-14LB，它与多元醇和异氰酸酯的相溶性好，在不增加设备的条件下可以直接用 HCFC-14LB 代替 CFC-11，在达到同样密度和相近的物理特性泡沫体时用量要少于 CFC-11。HCFC-141B的缺陷在于原料价格较高，对某些 ABS 和高抗冲击性聚苯乙烯具有溶解性，且其导热系数比 CFC-11 高，因此需要得到的泡沫体密度较高，才可以达到隔热效果。

另外一类代替 CFC-11 的氢化氟氯烃产品为 60:40 的HCFC-22/HCFC-14LB 混合物，这类混合物是工业生产中最常用的溶剂，生产技术成熟，价格适中，缺点在于HCFC-22/HCFC-141B 体系在一般多元醇中的溶解度相对较低，加工含有 HCFC-22 的多元醇相对困难。另外 HCFC-124 的 ODP 值仅为 HCFC-141B 的1/5，允许使用年限更久，国外一些企业计划将其用于建筑和冰箱器具泡沫中，与较高成本的氢化氟烷烃(HFC)进行竞争。

用于聚氨酯发泡剂的烃类化合物主要是环戊烷，特别是环戊烷的硬泡体系具有导热系数较低和抗老化性能，ODP 值为零等优点，常被用于冰箱、冷库和建筑的隔热保温等领域，已经成为我国硬泡 CFC-11 替代品的首选。

另外以正丁烷、异丁烷作为辅助发泡剂，制备环戊烷聚氨酯硬泡必须解决以下两个问题，选用防爆设备解决环戊烷易燃、易爆的问题；采用一定措施如正戊烷、异戊烷与环戊烷一起使用，可以改善泡沫流动性，从而解决环戊烷在聚醚多元醇中溶解性差的问题。

HFC 类化合物 ODP 值为零，在软质PU泡沫生产中是CFC-11 理想的替代产品，早期的HFC类发泡剂主要是HFC-134A 和 HFC-152A，这两种发泡剂具有低分子量和低沸点，达到相同密度和相近物理特性泡沫体时，用量比 CFC-11 用量少，并且性能比较稳定，但是它们的缺陷在于导热系数比较高，且在一般多元醇中的溶解度较低，加工含有 HFC-134A 和 HFC-152A 的组合聚醚相对比较困难，另外需要发泡设备以满足加工要求。

由于这两种产品的缺点，人们加快了新型 HFC 类发泡剂的研究开发工作。研究开发表明 HFC-245FA 和 FC-365MFC 两个品种非常具有潜力。这两种产品与 CFC-11具有相近的特性，导热系数与 HCFC-141B 在同一范围内，其 ODP 值为零，毒性极低，尺寸稳定性能好，HFC-245FA 电绝缘性能优异，缺点是沸点较低; HFC-365MFC 的沸点高，但是具可燃性。

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：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。

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：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。

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。

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。

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%。

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%。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。