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AC发泡剂效率低?这款氧化锌能让它的分解温度更稳定
发布时间:2025-11-15
在聚合物发泡材料的生产过程中,AC发泡剂的分解温度控制一直是个技术难题,而一种经过特殊处理的氧化锌正悄然改变这一局面。
在聚合物发泡材料的生产中,偶氮二甲酰胺(AC)发泡剂是最常用的化学发泡剂之一。它具有发气量大、性能稳定、不易燃、无毒无味等特点,被广泛应用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等多种合成材料中。
但AC发泡剂在实际应用中存在一个突出问题:其分解温度通常在190-205℃之间,这一温度范围与许多聚合物的加工温度不匹配,导致发泡效率低下。
一、AC发泡剂的技术挑战
AC发泡剂的分解特性与其颗粒粒径密切相关。平均粒径较小且分布集中的AC发泡剂,比表面积较大,受热时能够在较短时间内分解完成发泡过程。
相反,粒径较大且分布较宽的AC发泡剂,在受热时小粒子先分解,大粒子则分解迟缓,不仅延长发泡时间,而且不利于获得均匀的泡孔结构。
AC发泡剂微粒(约30um)容易吸湿,静电作用使其极易附聚成团。当直接将AC发泡剂与液状或糊状聚合物组分混合时,往往导致大量附聚。
当聚合物被熔融发泡时, 未分散的颗粒产生孔洞和较大的气窝 ,或在表面产生麻点,严重影响制品的质量。
二、氧化锌的催化机理
含锌化合物对AC发泡剂的活化作用是一种催化作用。锌离子具有空轨道,AC发泡剂分子中N、O原子上有孤对电子,根据路易斯酸碱配位原理,二者发生络合,使AC发泡剂的分解被活化。
与锌结合的基团对电子云吸引力的大小不同,导致不同锌化合物的催化能力存在差异。研究表明,醋酸锌、氧化锌、碳酸锌和硬脂酸锌对AC发泡剂的催化能力排序为: 醋酸锌>氧化锌>碳酸锌>硬脂酸锌 。
在PVC的热稳定剂中,含铅、镉、锌等金属元素的盐类,具有降低AC发泡剂分解温度的作用,因而可以兼做AC的助发泡剂。在配方中,适当调整各种金属盐类的比例,就可以在一定范围内调节AC的分解温度。
三、纳米氧化锌的技术优势
近年来,随着纳米技术的发展,纳米氧化锌在AC发泡剂中的应用显示出显著优势。活性纳米煅烧氧化锌是一种面向21世纪的新型高功能精细无机化工产品,其粒径仅有25~44纳米,呈球状的淡黄粉末。
由于颗粒径的细微化,比表面积急剧增加,使纳米氧化锌产生了目前普遍使用微米、亚微米氧化锌所不具备的 表面效应、小尺寸效应和量子隧道效应 等。
这些特殊效应使纳米氧化锌在磁、光、电、敏感等方面具有一般氧化锌无法比拟的特殊性能和新用途。
在陶瓷行业,新型活性氧化锌通过特殊的锌尖晶石基复合技术,将氧化锌与改性尖晶石相完美融合。这种双相结构能显著降低烧成温度同时减少釉面针孔。
类似的技术原理应用于聚合物发泡领域,纳米氧化锌也能更有效地降低AC发泡剂的分解温度,并提高分解温度的稳定性。
四、解决方案与技术创新
为了解决AC发泡剂的团聚问题,提高其在聚合物基体中的分散性,研究人员开发了多种方法。一种高分散发泡剂的制备方法通过在发泡剂和/或助发泡剂的表面负载成核剂纳米二氧化硅来制备高分散发泡剂。
该技术方案包括将发泡剂和助发泡剂在球磨机中混合研磨均匀,加入乳化剂和高分子分散剂的水溶液,得到发泡剂超细浆料。
然后将该浆料加入到无水乙醇溶液中,搅拌得到醇乳化液,加入氨水调节PH为8-10,超声分散得到发泡剂均相分散液。
在发泡剂均相分散液中缓慢滴加正硅酸乙酯溶液,搅拌后得到改性发泡剂分散液,进一步使用硅烷偶联剂进行硅烷化来提高分散性,最后经抽滤、洗涤,干燥后,得到高分散发泡剂。
另一种 approach 是向AC发泡剂内添加表面活性剂(如十二烷基苯磺酸钙)也能获得均匀泡孔结构的发泡体。添加二氧化硅、氧化铝、硅酸钙、氧化镁等能改善AC的流动性和分散性。
这些材料可以直接在塑溶胶搅拌过程中加入,不会沉淀。二氧化硅还可减少三聚氰酸的生成,消除“咬模”现象,改性后的AC分解温度基本不变,发气量略有增加。
五、应用前景与未来发展
随着环保意识不断增强,对环境友好的绿色产品需求日益增长,促使AC发泡剂行业开始向低碳、可再生方向发展。采用生物基原料替代传统化学原料的创新产品逐渐进入市场,满足消费者对环保产品的追求。
同时,随着人工智能、大数据等技术的应用,生产过程更加智能化、自动化,提高了生产效率和降低了生产成本,这将进一步促进AC发泡剂市场的发展。
在未来发展中,AC发泡剂行业应注重技术创新,加强研发投入,开发更高效、更环保的生产工艺和产品,满足消费者对绿色产品的需求。
同时,完善上下游产业链,加强与原材料供应商和终端用户的合作,提高资源利用效率和降低生产成本。
选择适当的氧化锌作为助发泡剂,不仅能将AC发泡剂的分解温度从200℃以上 降至130℃以下 ,还能使发泡与塑化同步完成。
未来,随着绿色环保成为首要趋势,水性发泡剂、生物可降解发泡剂等产品的研发和应用将得到加速推广。
智能化、数字化也将成为行业发展的重要方向,从生产管理到市场销售,都会融入更多科技元素。