一般来说, 对发泡剂希望能满足如下要求：

  1、贮存时对酸、碱、光、热的稳定性良好, 无味、无毒。发泡后的微孔橡胶无污染变色的弊病。

  2、在较短的时间内就能完成气体分解, 发气量可进行控制

  3、粉末状发泡剂应粒径细小, 能均匀分散在胶料中

  4、不影响橡胶的硫化过程

  5、售价低廉。

常用六种发泡剂

一、无机发泡剂

   1、碳酸氢钠为无毒、无臭的白色粉末, 比重为2.2, 溶于水, 在100℃左右能缓慢分解, 产生CO2气体, 在140℃迅速分解, 反应如下：

    2NaHCO3—Na2CO3+H2O+CO2

    如果化学反应全部生成气体和水,而水又全部变为蒸汽时, 其发气量可高达270ml/g,但实际只有理论上的50%左右。为提高发气量, 可在胶料中加入弱酸性物质，例如硬脂酸、油酸等, 作为助发泡剂。

   2、碳酸氢铵是灰白色粉末, 比重为2.2, 能溶于水, 在干燥状态下无氨味, 有潮气味, 在60℃左右就开始缓慢分解, 生成氨、二氧化碳和水。反应如下：

     NH4HCO3—NH3+CO2+H2O

   理论上它的发气量可高达850ml/g, 但实际上它远不能达到此发气量。

   无机发泡剂售价低廉, 易于购到。热分解出来的气体是NH3和CO2以及水蒸汽, 这些气体在橡胶中渗透性大, 难以制造闭孔的海绵胶, 适于制造孔眼较粗大, 而且是开孔结构的海绵胶。因此制得的产品海绵胶孔眼大, 气孔壁强度低, 收缩率大, 变形亦大。

二、有机发泡剂

1、发泡剂AC（偶氮二甲酰胺）

   黄色粉末, 比重为1.65, 不溶于水。热分解温度为200℃左右, 加入助发泡剂能使它的热分解温度大大降低。它的发气量大约为250ml/g。常用的助发泡剂有硬脂酸, 尿素、苯甲酸、氧化锌、氧化镁、氧化铅、明矾、乙二胺、二苯胍等。热分解反应产生氮气、一氧化碳和氨。

   它无毒无臭, 不污染不变色, 不溶于一般的有机溶剂和增塑剂。粒子细小, 易于在橡胶中混炼均匀。虽然其热分解温度较高, 但是,加入适当的助发泡剂, 能使它的热分解温度大大降低。因为热分解反应中有逸出,气体在橡胶中易渗透, 制出的海绵胶收缩率较大。

2、发泡剂H（N,N’一二亚硝基五次甲基四胺）

   它是淡黄色粉末, 热分解反应中产生氮气和氨以及甲醛。在常温下发泡剂对助发泡剂硬脂酸、氧化锌等很稳定, 当温度升至某一程度时它能迅速分解。

   因氨气在橡胶中的渗透性大, 海绵胶微孔的孔壁易破裂而形成联孔结构, 孔径也较大。又因为氨能与甲醛反应, 生成固态的六次甲基四胺, 导致海绵胶内的气体内压减少, 使海绵产品收缩率大。

3、发泡剂OBSH(二苯磺酰肼醚）

   白色结晶细小粉末, 比重为1.52, 热分解温度较低, 在130℃就可以开始缓慢地分解, 150℃时能迅速分解, 无需助发泡剂也能在通常的硫化温度140℃左右下发泡。热分解反应中生成氮气。

   它的发气量较少, 约为125ml/g。它的热分解产物残渣是一个具有硫醇气味的不挥发性聚合物。它贮存时稳定, 无毒, 不燃。制得的微孔橡胶气孔细致均匀, 因为分解出来的气体是氮气, 所以在胶料中渗透性小, 形成闭孔或联孔的气孔结构, 收缩率小, 变形亦较少, 孔眼不塌陷。

4、发泡剂DAB（二偶氮氨基苯）

   是具有特殊气味的棕色粉末。它的热分解温度为94℃ , 分解时产生氮气, 发气量约为110ml/g。它与橡胶混炼时相容性好, 易于分散均匀。应用时不需加助发泡剂。其缺点是变色严重,对人体皮肤有刺激作用。

5、发泡剂TSH（对甲苯磺酰肼）

   白色粉末, 比重为1.43, 热分解温度为104℃ , 发气量约为125ml/g, 反应过程中产生氮气。

   其特点是热分解速度缓慢, 在硫化温度140℃下, 无需入助发泡剂也能发泡, 易于使硫化与发泡同步进行。分解出的氮气在橡胶中渗透性小, 适于制造闭孔结构海绵制品。成品气孔细小, 大小均匀质量好, 但是它的售价较高。

6、发泡剂ABIN或称发泡剂N2

  它的化学名称是偶氮二异丁腈。是白色结晶粉末, 比重为1.13, 熔点是105℃ , 在95℃就能发生热分解, 发气量为140ml/g。分解出的氮气对橡胶的渗透性小, 适于制造闭孔结构的海绵, 成品孔眼大小均匀, 不易塌陷, 热分解时, 有微量的氢氰酸伴生。分解后的残渣四甲基丁二睛是有毒物质, 而且它的售价亦较高。这是它的缺点。

实际案例分析

一、无机与有机发泡剂并用制造胶鞋中底海绵

  胶鞋海绵中底是价廉的低档橡胶制品,要求成本低廉。采用无机与有机发泡剂并用,降低价昂的有机发泡剂用量, 既可达到性能要求, 又能降低成本。

  胶料配方如下：

  天然胶         100（重量份）

  再生胶         600

  硫磺          8

  氧化锌         3

  硬脂酸         17

  促进剂M        2

  促进剂D        4

  黑油膏或机油     30

  明矾（细粉粒）    6

  发泡剂H         8

  碳酸氢钠        12

  陶土           25

  碳酸钙          180

    海绵胶制造说明

   ①采用价廉的碳酸氢钠作发泡剂, 它分解出二氧化碳气体, 此种气体在橡胶中渗透性大, 只能制造出开孔的海绵, 难于制造孔眼小和气孔结构大小均匀的闭孔海绵胶。加入并用有机发泡剂H, 则可制成混合联孔结构, 孔眼大小较均匀的海绵。

   ②发泡剂H的分解温度较高, 但碳酸氢钠在130℃以下就能逐渐分解, 产生气体使橡胶发泡。

   ③发泡剂H在胶料中加入助发泡剂后,可使其热分解温度大大降低, 加入硬脂酸、明矾等助发泡剂后不仅能降低发泡温度, 而且能使发泡剂充分逸出气体, 减少发泡剂的用量, 降低成本, 提高发泡质量。

   ④明矾是带来结晶水的硫酸钾铝，它是助发泡剂, 低温下明矾含结晶水, 80℃以上的高温时, 结晶水逐渐析出, 此种结晶水能促进或加速发泡剂的热分解。

   ⑤碳酸氢钠、明矾、发泡剂H等都应研成细小粉粒, 用200目筛网过筛后方可加入混炼。否则它们将分散不均匀, 这将导致胶料局部地区发泡不均匀, 气孔结构不良。

   ⑥胶料的硫化速度与发泡速度应大致同步进行或协同并进, 方能获得良好孔眼结构的海绵胶。若发泡剂开始分解出气体时, 胶料已经深度硫化, 发泡剂分解出来的气体膨胀力将难于克服气孔壁上橡胶的强力, 因而束缚了起泡, 导致海绵较硬, 弹性低, 穿着鞋时不舒服。若起步硫化太慢, 发泡剂大量气体分解出来时, 橡胶处于欠硫状态, 强度低, 使得气孔塌陷或海绵孔眼爆裂。

   ⑦温度对海绵胶的起泡非常敏感。同一个胶料在不同的温度下它的发泡率是不一样的。要求在生产过程中温度变化或区域温度差异控制在1℃至2℃的范围内, 否则, 海绵胶成品的孔眼结构及硬度不均匀。

   ⑧生产过程中应经常抽样检查混炼胶的发泡情况。因为发泡率的大小影响海绵的柔软性、弹性、耐磨性。

二、发泡剂AC应用在橡塑并用的微孔胶中

      胶料配方如下：

      EVA          80

     天然胶         20

     交联剂DCP       1.2

     促进剂TMTD      0.3

     氧化锌         8

     硫磺          0.2

     硬脂酸         0.5

     尿素（细粉粒）    2

     发泡剂AC        2.5

     铬黄（颜料）     0.5

     上海红（颜料）    1

     炭黑（颜料）     0.2

     平板模压硫化 170℃*8min

      硫化后性能：

      拉伸强度 2.1MPa

      扯断伸长率 238%

      永久变形 78%

      比重 0.215

      弹性 39%

      曲挠 8万次仍完好

    制造工艺及配方说明

    ①采用天然胶与塑料并用, 制造颜色美观的微孔鞋底, 其性能良好, 价格较低廉, 具有比重轻, 弹性亦住的优点。EVA是乙烯一醋酸乙烯的高聚物, 不饱和程度低, 需用过氧化二异丙苯即交联剂进行硫化交联。

    ②发泡剂AC（偶氮二甲酰胺）的粒子细小, 易在胶料中分散均匀。它的热分解温度高达200℃左右, 须加入助发泡剂来降低它的起发温度。助发泡剂有硬脂酸、尿素、氧化镁、氧化锌、氧化铅、乙二胺等。

   ③发泡剂AC与交联剂DCP的用量配比要适当, 使交联速度与发泡速度能够同步进行。

   ④助发泡剂尿素须经过粉碎磨细后方可加入胶料, 以免分散不均匀。

   ⑤交联剂DCP在高温下分解产生游离基, 此种游离基对酸很敏感, 若酸存在时将破坏游离基的形成, 阻碍硫 化交联反应进行。所以胶料配合中应尽量不加或少加酸性物质,例如硬脂酸不宜加入过多。但加入氧化锌和尿素则效果甚佳, 它们不仅能降低发泡温度,氧化锌还能促进橡胶分子硫化交联。氧化锌还能与酸性离子起化学反应, 吸收酸离子。