一種復合型發(fā)泡劑ADC產(chǎn)品的研制

陳世豪

（福建省邵武市榕豐化工有限公司，福建 邵武 354000）

發(fā)泡劑ADC（化學名稱：偶氮二甲酰胺）是發(fā)氣量最大，性能優(yōu)越、用途廣泛的發(fā)泡劑，運用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABC 及多種橡膠等合成材料。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(fā)泡。發(fā)泡劑ADC 具有性能穩(wěn)定、不易燃且有自熄滅性、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(diào)節(jié)，不影響固化和成型速度等特點。本品常壓發(fā)泡、加壓發(fā)泡、薄或厚發(fā)泡制品均可，都能連發(fā)泡均勻，細孔結構理想。由于發(fā)泡劑ADC它的獨特的優(yōu)異性能，至今無取代品[1～7]。

盡管中國ADC 生產(chǎn)能力和工藝技術有較大進步，但與先進國家相比仍有較大的差距，其中差距最明顯的是國內(nèi)只能生產(chǎn)ADC 純品，主要是以ADC原粉銷售和出口，為發(fā)達國家提供初級的原料，這當中生產(chǎn)ADC 產(chǎn)品過程所產(chǎn)生的污染留在國內(nèi)，將利潤送給國外，行業(yè)發(fā)展缺乏后勁。

隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，單一的ADC 發(fā)泡劑已不能滿足多種聚合物及同一聚合物的多種加工制品性能要求，因此，改性ADC 發(fā)泡劑應運而生，ADC 產(chǎn)品的改性就是對發(fā)泡劑的發(fā)氣量、顆粒度、顏色、熱分解溫度進行優(yōu)化，而豐富的改性方法導致ADC 品種多樣化、專用化、系列化，改性研究已成為發(fā)泡劑ADC 生存發(fā)展的關鍵，同時ADC 改性工藝基本沒有三廢、投資少、經(jīng)濟和社會效益可觀。

目前，國內(nèi)少數(shù)廠家開發(fā)生產(chǎn)有限的改性ADC發(fā)泡劑品種，但產(chǎn)量不高、性能不穩(wěn)定、應用范圍受限[8-14]，其常見產(chǎn)品類型有a.粒子微細化型；b.低溫型（目前開發(fā)低溫型ADC 是其改性領域的主要研究課題之一）；c.高分散性型；d.抑制發(fā)泡型；e.復合型（復合型助劑已成為目前塑料助劑工業(yè)的發(fā)展的主流）；f.發(fā)泡劑母粒。近年來，通過投入資金與技術力量已成功開發(fā)出一種復合型發(fā)泡劑ADC 系列產(chǎn)品技術，取得良好的效果。

1 發(fā)泡劑ADC 分解原理

在橡膠塑料制品里，由于塑膠配方和分解溫度不同，發(fā)泡劑ADC 受熱后按以下2條主要途徑發(fā)生分解，其分解反應和產(chǎn)物遵從下列機理：

所生成的聯(lián)二尿可轉化為尿唑，異氰酸可轉化為三聚氰酸。

由于發(fā)泡劑ADC 分子結構圖中存在-CO-N=N-CO-結構式，其中N、O 皆有孤對電子，且-N—C-為π 鍵，π 鍵中電子云濃度受外部具有接受電子對能力的化學助劑作用，導致-N-C-鍵斷裂，從而使ADC 活化分解，這些化學助劑作用也改變發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品部份物理化學特性，尤其它的分解溫度指標與發(fā)氣量指標。

上述ADC 分解后產(chǎn)物有氣體和殘渣，其中N2：65%～73%（體積）；CO：22%～32%（體積）；CO2：3%～5%（體積）和含有微量的NH3。同時分解出來的固體產(chǎn)物很少且不影響塑料制品的性質(zhì)，殘渣的毒性極低，可視為無毒。

2 發(fā)泡劑ADC 改性時活化劑選用原則

復合型發(fā)泡劑ADC，可以把具有特定功能的其它活化劑與ADC 混合，或幾種發(fā)泡劑互相混合，根據(jù)各種活化劑之間協(xié)同作用的原理，復合成為一體，以適應各種塑膠制品加工工藝需求，滿足市場需求，已成為目前塑料助劑工業(yè)發(fā)展的主流。

發(fā)泡劑ADC 的顯著特征是能夠促進發(fā)泡的活化劑范圍較寬，通過選擇不同類型的活化劑及其用量，可以調(diào)制適應不同制品加工需要，其改性時活化劑選用原則如下。

（1）活化劑自身能夠受熱分解產(chǎn)生氣體；

（2）活化劑自身分解時發(fā)氣量數(shù)值大，甚至超過發(fā)泡劑ADC 發(fā)氣量數(shù)值；

（3）加入活化劑所加工成的復合型發(fā)泡劑ADC，其分解溫度降低；

（4）要求活化劑無毒或低毒，不對人身及周圍環(huán)境造成危害；

（5）對模具無腐蝕性；

（6）分解殘渣不影響塑膠制品的物理機械性能；

（7）活化劑市場價格低且容易獲得等。

3 復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品實驗生產(chǎn)結果分析

根據(jù)發(fā)泡劑ADC 改性時活化劑選用原則，及前人研發(fā)各種復合復配發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品的理論與實踐基礎上，作者提出一種有機固體M 為復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品活化劑，其自身具有分解溫度低，發(fā)氣量大，分解殘渣量少且無毒、市場價格低且易得等特點。

3.1 添加有機類固體活化劑的復合型發(fā)泡劑ADC產(chǎn)品

選用市場銷售的發(fā)泡劑ADC 優(yōu)等品并添加有機類固體M 活化劑（純度99%）先進行混合混均，再經(jīng)超細氣流粉碎機粉碎、旋風收集、脈沖除塵、最后包裝成品。本產(chǎn)品整項生產(chǎn)加工工藝過程方法簡單、易于掌握。

3.2 添加有機固體M 活化劑的復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品實驗生產(chǎn)結果分析

按有機固體M 活化劑在復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品組成成份比例不同，經(jīng)復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品生產(chǎn)加工流程加工，而形成0%、10%、20%、30%、50%、80%、100%不同成份的產(chǎn)品，其具體產(chǎn)品發(fā)氣量與分解溫度技術測定指標見表1。

表1 復合型發(fā)泡劑ADC產(chǎn)品技術指標數(shù)據(jù)一覽表

從表1可以發(fā)現(xiàn)：這種復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品分解溫度比發(fā)泡劑ADC 優(yōu)等品低，而產(chǎn)品發(fā)氣量比發(fā)泡劑ADC 優(yōu)等品高，具體體現(xiàn)在隨著有機固體M活化劑在復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品成份所占比例越高，其產(chǎn)品分解溫度越低，相反，其產(chǎn)品發(fā)氣量越高（見圖2、圖3），從而進一步說明有機固體M 可以活化發(fā)泡劑ADC 使其在較低溫度下發(fā)生分解。同時有機固體M 自身能夠受熱分解產(chǎn)生氣體，其分解時發(fā)氣量數(shù)值大，而且超過了發(fā)泡劑ADC 發(fā)氣量數(shù)值，這為復合復配發(fā)泡ADC 產(chǎn)品創(chuàng)造有利條件。

通常情況下，對于分解溫度偏高的發(fā)泡劑ADC不能直接用于PVC、EVA、LDPE、EPDM 以及合成或天然橡膠制品的發(fā)泡使用，因為橡膠或樹脂在ADC分解溫度較優(yōu)低時，狹窄的分解溫度范圍內(nèi)才可形成最佳粘度與交聯(lián)度。從表1還可以發(fā)現(xiàn)：復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品分解溫度主要分布在160～180 ℃，恰是PVC、EVA、LDPE、EPDM 以及合成或天然橡膠制品最適合適用發(fā)泡溫度范疇，其產(chǎn)品市場容量大，適用范圍廣。

圖2 產(chǎn)品發(fā)氣量與有機固體M活化劑量關系曲線圖

圖3 產(chǎn)品分解溫度與有機固體M活化劑量關系曲線圖

復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品生產(chǎn)成本計算（以活化劑M 所占復合型ADC 產(chǎn)品成份比例20%這一品種的產(chǎn)品來計算）見表2。

表2 復合型發(fā)泡劑ADC產(chǎn)品生產(chǎn)成本計算 元/t

從表2可看到，復合型發(fā)泡劑ADC 產(chǎn)品（活化劑M 所占產(chǎn)品成份比例20%）其銷售價格相比ADC 優(yōu)等品，仍有超過1 500元/t 利潤，說明本產(chǎn)品有較高經(jīng)濟效益、可獲得更大的利潤，將在市場競爭中處優(yōu)勢地位。

4 總結與推廣

采用不同活化劑來降低發(fā)泡劑ADC 的分解溫度，以達到樹脂加工要求，大多數(shù)復合型產(chǎn)品分解溫度降低了，但產(chǎn)品發(fā)氣量也隨著降低，同一模具的橡塑制品需相應增加發(fā)泡劑使用量，這不是人們所希望的。這是由于有效發(fā)氣量決定了發(fā)泡倍率，發(fā)泡劑的經(jīng)濟效率是以單位價格的發(fā)氣量大小評估的。而本文采用一種有機固體M 活化劑來生產(chǎn)的復合型發(fā)泡劑ADC，既能降低產(chǎn)品的分解溫度，又能增加產(chǎn)品的發(fā)氣量，這是人們所希望的，是產(chǎn)品質(zhì)量技術先進性特征之一。

復合型發(fā)泡劑ADC 中的有機固體M 活化劑生產(chǎn)使用時不產(chǎn)生NH3，不對模具腐蝕及不存在對環(huán)境污染問題。本產(chǎn)品整項加工工藝生產(chǎn)過程方法簡單，可獲得較高的經(jīng)濟效益，且具有良好的推廣前景。

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