發泡聚丙烯絕緣料配方設計

邊豪天

一、選題背景

本課題主要要解決發泡聚丙烯的制備中選料及配方比

二、配合劑的作用、機理、種類

（一）物理發泡劑

物理發泡劑種類較多，如脂肪烴、氯代烴、氟氯烴和二氧化碳氣體等，自20世紀50年代，一氟三氯甲烷（CFC-11）作為聚氨酯首選的發泡劑被廣泛應用，因其對大氣臭氧層有破壞作用，為了保護地球生態環境，必須禁止使用CFCS類化合物。多年來國內外一直在尋找和開發理想的替代產品，替代發泡劑除考慮發泡劑本身的性質外，一般還需要對聚醚多元醇、勻泡劑、催化劑等原料進行適當調整與改善，使配方體系達到最優化，因此物理發泡劑的關鍵在于替代產品的開發與應用研究。到目前為止，對發泡劑CFC～11的替代主要有以下三種方案。

（1）二氧化碳發泡劑

目前主要用于對絕熱性要求不高的供熱管道保溫、包裝泡沫塑料和農用泡沫塑料等領域;液體二氧化碳發泡優缺點與水發泡相同，目前主要用于聚氨酯軟泡，用于硬泡可以克服水發泡增加了異氰酸酯的消耗量、泡沫塑料發脆和與基材粘接性差等缺點。

（2）氫化氟氯烴發泡劑

氫化氟氯烴（HCFC）類發泡劑，分子中含有氫，化學特性不穩定，比較容易分解，因此其ODP要遠遠小于CFC-11，所以HCFC被當作CFC發泡劑第一代替代產品，在過渡時期內暫時使用，應盡可能在短時間內被無氯化合物所取代。

（3）烴類發泡劑

用于聚氨酯發泡劑的烴類化合物主要是環戊烷，特別是環戊烷的硬泡體系具有導熱系數較低和抗老化性能，ODP值為零等優點，常被用于冰箱、冷庫和建筑的隔熱保溫等領域，已經成為我國硬泡CFC-11替代品的首選。另外以正丁烷、異丁烷作為輔助發泡劑，制備環戊烷聚氨酯硬泡必須解決以下兩個問題，選用防爆設備解決環戊烷易燃、易爆的問題;采用一定措施如正戊烷、異戊烷與環戊烷一起使用，可以改善泡沫流動性，從而解決環戊烷在聚醚多元醇中溶解性差的問題。

（二）化學發泡劑

作為化學發泡劑使用的物質種類很多，按化學結構分主要有N-亞硝化合物，如N，N-二亞硝基五次甲基四胺（DPT）、N，N-二甲基-N，N-二亞對苯二甲酰胺（NTA）等;偶氮化合物，如偶氮二甲酰胺（ADC）、偶氮二異丁腈、偶氮二甲酸異丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二偶氮氨基苯、偶氮二甲酸鋇等;酰肼類化合物，如4，4-二磺酰肼二苯醚（OBSH）、對苯磺酰肼、3，3-二磺酰肼二苯砜、4，4-二苯二磺酰肼、1，3-苯二磺酰肼、1，4-苯二磺酰肼等。主要使用的品種有發泡劑ADC、DPT、DBSH等，其中ADC在國外占化學發泡劑的90%，在我國占95%以上。

（1）ADC發泡劑

我國是全球最大的ADC生產國與供應國，年生產能力達到15萬噸，約占全球總生產的50%，1995～2003年生產能力年均增長率約為18%，呈現了快速的發展勢頭。生產廠家有30多家，遍布全國30個省市，其中江蘇索普集團、浙江巨化集團公司、江西電化廠、寧夏電化廠年生產能力都達到萬噸級水平;生產設備有許多改進，如次氯酸鈉生產設備大型化、連續化;縮合釜、氧化釜大型化;改用連續干燥工藝等。優化了合成水合肼工藝、氧化工序的控制參數，提高各工序收率，副產品的綜合利用等。目前國內ADC發泡劑的消費結構為;聚氯乙烯約占40%、聚乙烯35%，聚丙烯12%、橡膠5%、其他8%。每年有5000～6000噸的出口量，產品主要出口到東南亞、日本、韓國和俄羅斯等地。

（2）發泡劑OBSH

OBSH發泡劑化學名稱為4，4’-二-磺酰肼二苯醚，是塑料和橡膠工業常用的低溫發泡劑，主要由二苯醚磺化后與水合肼反應而得，最早是由日本開發使用，尤其在超高頻電線電纜領域得到青睞和廣泛應用。OBSH發泡劑優點為分解溫度較低，不需要加分解助劑;適合各種合成材料;毒性極低，適用于接觸食品的包裝材料;電絕緣性能好;有硫化劑和發泡劑雙重作用;泡孔細密均勻。

目前國外已經開發出多種OBSH發泡劑的改性系列化產品，如日本永和化成的N#3000、5000、100S、100M等OBSH發泡劑改性產品。我國也對OBSH發泡劑進行了研究開發，目前山西化工研究院、杭州海虹公司等建有小規模的生產裝置。OBSH發泡劑由于價格相對較高，應用受到一定限制。

（3）發泡劑DPT

化學名稱N，N'-二亞硝基五次甲基四胺，主要用作橡膠發泡劑，分解熱大，常加入尿素、脲的衍生物、三聚氰胺等防止刺激性氣味產生，基本上不用于塑料發泡使用，國內有多家生產企業，如北京化工三廠、上海助劑廠、南京化學助劑廠、蘇州助劑廠、衡陽有機合成化工廠等，消費量不高。

三、過程論述

（一）AC發泡劑

廣泛用于拖鞋、鞋底、鞋墊、塑料壁紙、天花板、地板革、人造革、絕熱、隔音材料等發泡。發泡劑AC具有性能穩定、不易燃、不污染、無毒無味、對模具不腐蝕對制品不染色，分解溫度可調節，不影響固化和成型速度等特點。本品常壓發泡、加壓發泡均可，都能連發泡均勻，細孔結構理想

（二）碳酸鈣

碳酸鈣是目前最常用的無機粉狀填料。從填料角度碳酸鈣可分為輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、膠質碳酸鈣，一般常用輕質碳酸鈣，從天然礦物角度碳酸鈣又可分為方解石型、霞石型等結晶形態。碳酸鈣為無臭、無味的白色粉末，在酸性溶液中或加熱至825°C就分解為氧化鈣和二氧化碳。碳酸鈣資源豐富，在一-般填料中屬于廉價填料。高溫不能使之發生熱分解及變色。碳酸鈣容易制成不同的粒度，填充的塑料復合材料耐沖擊性能較好。

（三）抗氧劑

抗氧劑1010化學名為：四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯，為白色結晶粉末，化學性狀穩定，可廣泛應用于通用塑料，工程塑料，合成橡膠，纖維，熱熔膠，樹脂，油品，墨水，涂料等行業中。

（四）滑石粉

本品為硅酸鎂鹽類礦物滑石族滑石，主要成分為含水硅酸鎂，經粉碎后，用鹽酸處理，水洗，干燥而成。常用于塑料類、紙類產品的填料，橡膠填料和橡膠制品防黏劑，高級油漆涂料等。

（五）硬脂酸鈣

白色粉末，不溶于水，冷的乙醇和乙醚，溶于熱苯、苯和松節油等有機溶劑，微溶于熱的乙醇和乙醚。加熱至400℃時緩緩分解，可燃，遇強酸分解為硬脂酸和相應的鈣鹽，有吸濕性。

參考文獻：

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河南工學院 河南 新鄉 453003