发泡剂

    发泡剂 : 气体在液体或 固体中以单个状态存在者称为气泡(bubble), 很多气泡聚集在一起彼此以薄膜互相隔开并紧 密相联(也可能重叠)的状态称为泡沫(foam)。 能促成气泡或泡沫生成的物质称为发泡剂,又 称起泡剂。起泡剂必须具备两个基本性能,其一 是容易起泡,其二是产生的气泡或泡沫稳定。泡 沫有气液界面存在。这种界面强度与其他界面 相比,特别弱,所以作为发泡剂来说,其产生的 泡沫与乳化、分散系相比应强一些。因而希望憎 水基很长,且为垂直分布的密结构,同时希望既 有支链,且在憎水基中央部位又没有亲水基,以 免使吸附膜减弱。有许多表面活性剂是优良的 起泡剂,其中肥皂、十二烷基磺酸钠等阴离子表 面活性剂较易起泡;而非离子表面活性剂及阳 离子表面活性剂的发泡能力较小些。有些天然 物质如蛋白质、植物胶、皂角等也是良好的发泡 剂。发泡剂的品种直接影响发泡能力和泡沫的 稳定性,此外,浓度、温度、水的硬度、溶液的pH 值和添加物的种类等也均有影响。发泡剂可用 于香波、泡沫浴液、洗涤剂、剃须膏、牙膏、灭火 剂、浮选剂、混凝土加气剂、农药雾化剂、食品、 污水处理、塑料、树脂、橡胶等方面。用于香波 时,利用泡沫的润滑作用,可防止洗发时打结及 损伤头发,同时因为泡沫可使油污分散,应选择 发泡力好、洗涤力强的产品。现在大多采用月桂 酰磺酸酯及月桂酰醚。为了使泡沫更稳定,可添 加水溶性高分子化合物,如月桂酰二乙醇胺及 月桂酰二甲胺氧化物。也有采用对人体较安全, 但泡沫较少的两性表面活性剂。泡沫浴液所用 的发泡剂与香波相似。剃须膏主要用脂肪酸皂。 牙膏的发泡剂必须安全性高、无臭味,可采用月 桂酰磺酸钠、蔗糖脂肪酸酯型表面活性剂等。家 用洗涤剂,可采用十二烷基苯磺酸钠及月桂醚 磺酸钠等。本来发泡性与洗涤力之间没有必然 的关系,通常误认为洗涤力与发泡性成正比,所 以家庭用洗涤剂大多考虑发泡性,但最近为了 节约用水及漂洗方便,也大量出现低泡型洗涤 剂。泡沫灭火剂对发泡剂的泡沫稳定性特别重 视,市售品是在明胶中、在白蛋白的酸分解生成 物中、在氟系表面活性剂中、在硅酮系表面活性 剂中、在月桂基醚磺酸盐中,加入了各种稳定 剂。浮选剂要求既容易发泡,又容易消泡,这类 起泡剂可用松节油及萜品醇等植物精油及亲水 性小的非离子表面活性剂。混凝土加气剂多采 用树脂皂。农药泡沫雾化剂,为了减少撒播时的 飞散损失,为防止因飞散而对邻近作物的药害, 确保操作人员的安全,应采用对作物及人身无 害的非离子型表面活性剂为发泡剂。食品用发 泡剂又称为膨松剂,使食品疏松、柔软、酥脆,此 类发泡剂必须符合食品添加剂的标准,多数为 无机盐,如钾明矾、发酵粉、酒石酸氢钾、酸性磷 酸铝钠等。污水处理时采用泡沫分离法,目前采 用较多的是非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯 醚和烷基聚氧乙烯醚,也有采用烷基胺者。塑 料、橡胶和树脂用的发泡剂有以下几大类:
(1)亚硝基发泡剂。二亚硝基五亚甲基四 胺(DPT或DNPT),(CH₂)₅N₄(NO)₂,为淡黄色 微细晶体粉末,相对密度1.45～1.51,分解温度 190～205℃,产气量260ml/g以上。由六亚甲基 四胺和亚硝酸钠的硫酸溶液反应而制得。DPT 的分解温度可通过加入尿素等发泡助剂而任意 调节。此外,作为亚硝基系发泡剂还有N,N′- 二甲基-N,N′-二亚硝基对苯二甲酰胺,黄 绿色粉末,分解温度105℃,产气量115ml/g。用 于制造海绵橡胶、泡沫塑料,制品有独立的微细 气泡结构。
(2)磺酰肼系发泡剂。①对甲苯磺酰 肼(TSH),CH₃C₆H₄SO₂NHNH₂,白色晶体微 细粉末,分解温度110℃,产气量125ml/g。由对 甲苯磺酰氯和肼反应而制得。TSH的缺点是分 解时由于生成甲苯磺酸而延迟硫化速度。②4, 4′-氧化双(苯磺酰肼)(OBSH),(H₂NHN SO₂C₆H₄)₂O,白色细粉末,分解温度140～ 160℃(空气中)或120～140℃(树脂中)。产气量 120～125ml/g。由4,4′-氧化二苯磺酰氯与肼 反应而制得。OBSH可用作氯丁橡胶、聚乙烯、 聚氯乙烯树脂等的发泡剂。加入少量矿物油及 表面活性剂可改进在高分子化合物中的分散 性。是氯丁橡胶最好的发泡剂。
(3)偶氮系发泡剂。主要有偶氮二甲酰 胺(ADCA),H₂NCON=NCONH₂,淡黄晶体 微细粉末。相对密度1.63～1.65。分解温度 175～200℃。产气量250～300ml/g。分解产物 无毒、无嗅、不污染、不变色。有自熄性。分散性 好。ADCA由肼和尿素制成联二脲,再用高氯酸 钠、重铬酸钠等为氧化剂进行氧化而制得。发泡 助剂可用脂肪族金属盐、金属氧化物、尿素等。 广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及橡胶的 发泡。