Вспениватели, их виды. Методы получения пеноматериалов

Специалисты предсказывают пеноматериалам большое будущее. Это связано как с их потребительскими качествами, так и с развитием новых технологий производства и переработки пенополимеров. Вспениватели (порообразователи, газогенераторы, газообразователи) — это категория химических веществ, разлагающихся при нагревании и выделяющих большое количество газа. Иногда в литературе можно встретить термин «порофоры», использующийся как синоним. На самом деле порофоры — это класс органических порообразователей, но иногда его используют применительно ко всем газообразующим добавкам.

В качестве вспенивателей применяется много разных соединений и смесей. Они должны отвечать следующим требованиям:

• температура разложения (выделения газа) подходит конкретному полимеру;
• при разложении газ выделяется быстро и в узком, около 10 градусов, температурном диапазоне;
• большой объем выделяемого газа;
• разложение контролируемое;
• добавки обеспечивают равномерное распределение пузырьков газа по расплавленной массе полимера;
• выделяющийся газ (газы) не оказывают на полимер корродирующего воздействия;
• выделяющиеся газы не опасны для человека и окружающей среды;
• добавки и результаты разложения не окрашивают полимер (если это не требуется).

Самыми важными характеристиками вспенивателей являются газовое число (объем получаемого газа на 1 г вещества) и температурный диапазон разложения.

Сода пищевая Е500	Азодикарбонамид (порофор ЧХЗ-21)

Виды вспенивателей

Все газообразующие добавки можно классифицировать по двум признакам:

• по типу способа разложения;
• по химическому составу (органические и неорганические).

По способу разложения пенообразователи делятся на добавки, образующие газы в результате:

• необратимого термического разложения (это порофоры, выделяющие азот, аммиак, оксиды углерода);
• обратимых химических реакций (карбонаты и бикарбонаты);
• химического взаимодействия ингредиентов, составляющих вспенивающую смесь.

По химическому составу порофоры делятся на

• производные азодикарбоновой кислоты;
• N-нитросоединения;
• ароматические сульфонилгидразиды.

Методы получения пеноматериалов

1. Физический. Впрыскивание газа в расплавленный полимер. Очень эффективный и недорогой в производстве способ. Его недостаток — необходимость в дорогом специализированном оборудовании и принятия серьезных мер противопожарной безопасности.
2. Разложение вспенивающих агентов под действием повышенной температуры.
3. Вспенивание в результате химических реакций между компонентами полимера при его синтезе. Так получают, например, полиуретановые пены.

Два последних способа нуждаются в применении дорогого сырья (газообразователей), но зато для производства подходит то же оборудование, что и при изготовлении плотных пластмасс и резин.

Химические порообразователи требуют очень тщательного подбора, а также строгого соблюдения технологии производства. т. к. даже если добавки подобраны правильно, но технология нарушена, то полученный материал не будет отвечать нужным требованиям. Например, если добавка разлагается слишком быстро, а расплав недостаточно вязкий, то газ просто выйдет наружу и пористость будет недостаточной. Если наоборот, в момент газообразования расплав слишком вязкий, то пузырьки газа не смогут расти. Поэтому при изготовлении вспененных полимеров нужно учитывать не только тип добавок, но и скорость их разложения, температуру расплава, вязкость полимера, требуемое для полного вспенивания время.