O princípio e as características dos agentes de expansão químicos

Agentes de expansão químicos Os agentes de expansão químicos também podem ser divididos em dois tipos principais: produtos químicos orgânicos e produtos químicos inorgânicos. Existem muitos tipos de agentes de expansão químicos orgânicos, enquanto os agentes de expansão químicos inorgânicos são limitados. Os primeiros agentes de expansão químicos (por volta de 1850) eram carbonatos e bicarbonatos inorgânicos simples. Esses produtos químicos emitem CO2 quando aquecidos e, eventualmente, são substituídos por uma mistura de bicarbonato e ácido cítrico, porque o último tem um efeito prognóstico muito melhor. Os agentes de formação de espuma inorgânicos mais excelentes de hoje têm basicamente o mesmo mecanismo químico acima. Eles são policarbonatos (o original é Policarbonato
ácidos) misturados com carbonatos.

A decomposição do policarbonato é uma reação endotérmica, a 320 ° F
Cerca de 100 cc por grama de ácido podem ser liberados. Quando o CO2 esquerdo e direito é ainda mais aquecido a cerca de 390 ° F, mais gás será liberado. A natureza endotérmica dessa reação de decomposição pode trazer alguns benefícios, pois a dissipação de calor durante o processo de formação de espuma é um grande problema. Além de ser uma fonte de gás para a formação de espuma, essas substâncias são frequentemente utilizadas como agentes nucleantes para agentes espumantes físicos. Acredita-se que as células iniciais formadas quando o agente de expansão químico se decompõe fornecem um local para a migração do gás emitido pelo agente de expansão físico.

Ao contrário dos agentes espumantes inorgânicos, existem muitos tipos de agentes espumantes químicos orgânicos para escolher, e suas formas físicas também são diferentes. Nos últimos anos, centenas de produtos químicos orgânicos que podem ser usados ​​como agentes de expansão foram avaliados. Existem também muitos critérios usados ​​para julgar. Os mais importantes são: nas condições de velocidade controlável e temperatura previsível, a quantidade de gás liberado não é apenas grande, mas também reproduzível; os gases e sólidos produzidos pela reação não são tóxicos e são bons para a polimerização em espuma. Os objetos não devem ter efeitos adversos, como cor ou mau cheiro; finalmente, há uma questão de custo, que também é um critério muito importante. Os agentes espumantes usados ​​na indústria hoje estão mais de acordo com esses critérios.

O agente espumante de baixa temperatura é selecionado a partir de muitos agentes espumantes químicos disponíveis. O principal problema a ser considerado é que a temperatura de decomposição do agente espumante deve ser compatível com a temperatura de processamento do plástico. Dois agentes de expansão químicos orgânicos foram amplamente aceitos para policloreto de vinila de baixa temperatura, polietileno de baixa densidade e certas resinas epóxi. O primeiro é tolueno sulfonil hidrazida (TSH). Este é um pó amarelo cremoso com uma temperatura de decomposição de cerca de 110 ° C. Cada grama produz aproximadamente 115 cc de nitrogênio e alguma umidade. O segundo tipo são as costelas bis (benzenossulfonil) oxidadas, ou OBSH. Este agente espumante pode ser mais comumente usado em aplicações de baixa temperatura. Este material é um pó fino branco e sua temperatura normal de decomposição é 150 ° C. Se um ativador como ureia ou trietanolamina for usado, esta temperatura pode ser reduzida para cerca de 130 ° C. Cada grama pode emitir 125 cc de gás, principalmente nitrogênio. O produto sólido após a decomposição de OBSH é um polímero. Se for usado junto com TSH, pode reduzir o odor.

Agente espumante de alta temperatura Para plásticos de alta temperatura, como ABS resistente ao calor, cloreto de polivinila rígido, alguns polipropileno de baixo índice de fusão e plásticos de engenharia, como policarbonato e náilon, compare o uso de agentes de expansão com temperaturas de decomposição mais altas. Toluenossulfonaftalamida (TSS ou TSSC) é um pó branco muito fino com uma temperatura de decomposição de cerca de 220 ° C e uma saída de gás de 140 cc por grama. É principalmente uma mistura de nitrogênio e CO2, com uma pequena quantidade de CO e amônia. Este agente de expansão é comumente usado em polipropileno e certos ABS. Mas devido à sua temperatura de decomposição, sua aplicação em policarbonato é limitada. Outro tetrazol (5-PT) baseado em agente de expansão de alta temperatura foi usado com sucesso em policarbonato. Ele começa a se decompor lentamente a cerca de 215 ° C, mas a produção de gás não é grande. Uma grande quantidade de gás não será liberada até que a temperatura alcance 240-250 ° C, e esta faixa de temperatura é muito adequada para o processamento de policarbonato. A produção de gás é de aproximadamente
175 cc / g, principalmente nitrogênio. Além disso, existem alguns derivados de tetrazol em desenvolvimento. Eles têm uma temperatura de decomposição mais alta e emitem mais gases do que o 5-PT.

A temperatura de processamento da maioria dos principais termoplásticos industriais de azodicarbonato é a descrita acima. A faixa de temperatura de processamento da maioria dos termoplásticos de poliolefina, cloreto de polivinila e estireno é 150-210 ° C
. Para esse tipo de plástico, existe um tipo de agente de expansão de uso confiável, ou seja, o azodicarbonato, também conhecido como azodicarbonamida, ou ADC ou AC, abreviadamente. Em seu estado puro, é um pó amarelo / laranja a cerca de 200 ° C
Comece a se decompor, e a quantidade de gás produzida durante a decomposição é
220cc / g, o gás produzido é principalmente nitrogênio e CO, com pequena quantidade de CO2, e também contém amônia sob certas condições. O produto de decomposição sólida é bege. Ele não só pode ser usado como um indicador de decomposição completa, mas também não tem efeito adverso na cor da espuma de plástico.

AC tornou-se um agente espumante amplamente utilizado por várias razões. Em termos de produção de gás, o AC é um dos agentes espumantes mais eficazes, e o gás que ele libera tem alta eficiência de formação de espuma. Além disso, o gás é liberado rapidamente sem perder o controle. AC e seus produtos sólidos são substâncias pouco tóxicas. AC também é um dos agentes de expansão químicos mais baratos, não só pela eficiência de produção de gás por grama, mas também pela produção de gás por dólar é bastante barato.

Além das razões acima, AC pode ser amplamente utilizado devido às suas características de decomposição. A temperatura e a velocidade do gás liberado podem ser alteradas e podem ser adaptadas para 150-200 ° C
Quase todos os fins dentro do escopo. Os aditivos de ativação ou ação alteram as características de decomposição dos agentes de expansão químicos; esse problema foi discutido no uso de OBSH acima. AC ativa muito melhor do que qualquer outro agente de expansão químico. Há uma variedade de aditivos, em primeiro lugar, os sais metálicos podem reduzir a temperatura de decomposição da CA, e o grau de diminuição depende principalmente do tipo e da quantidade de aditivos selecionados. Além disso, esses aditivos também têm outros efeitos, como alterar a taxa de liberação de gás; ou criando um atraso ou período de indução antes do início da reação de decomposição. Portanto, quase todos os métodos de liberação de gás no processo podem ser projetados artificialmente.

O tamanho das partículas AC também afeta o processo de decomposição. De modo geral, em uma dada temperatura, quanto maior o tamanho médio das partículas, mais lenta é a liberação do gás. Este fenômeno é particularmente óbvio em sistemas com ativadores. Por esse motivo, a faixa de tamanho de partícula do AC comercial é de 2 a 20 mícrons ou maior, e o usuário pode escolher à vontade. Muitos processadores desenvolveram seus próprios sistemas de ativação e alguns fabricantes escolhem várias misturas pré-ativadas fornecidas pelos fabricantes de CA. Existem muitos estabilizadores, especialmente aqueles usados ​​para cloreto de polivinila, e certos pigmentos atuam como ativadores para AC. Portanto, você deve ter cuidado ao alterar a fórmula, porque as características de decomposição de CA podem mudar de acordo.

AC disponível na indústria tem muitos graus, não apenas em termos de tamanho de partícula e sistema de ativação, mas também em termos de fluidez. Por exemplo, adicionar um aditivo ao AC pode aumentar a fluidez e a dispersibilidade do pó de AC. Este tipo de AC é muito adequado para plastisol de PVC. Como o agente espumante pode ser totalmente disperso no plastisol, essa é uma questão chave para a qualidade do produto final de plástico espumado. Além de usar classes com boa fluidez, o AC também pode ser disperso em ftalato ou outros sistemas de transporte. Será tão fácil de manusear quanto líquido.


Horário da postagem: 13/01/2021