Основные типы вспенивающих агентов

Все химические вспенивающие агенты можно разделить на 3 большие группы по механизму разложения:
 
1. Соединения, выделяющие газ в результате необратимой реакции разложения при нагреве. К этой группе относятся все органические вспенивающие агенты. Обычно в результате таких реакций выделяется азот, моно- и диоксид углерода и аммиак.

2. Соединения, выделяющие газ в результате обратимых реакций. К этой группе относятся карбонаты и бикарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов. Обратимый характер реакции разложения может привести к снижению концентрации газа в системе и, как следствие, снижению давления и усадке пены.

3. Комбинация соединений, выделяющих газ в результате химического взаимодействия компонентов смеси. К этой группе относятся смеси карбонатов с органическими или неорганическими кислотами.
 
Обычно вспенивающие агенты характеризуются по нескольким основным параметрам – температура начала разложения, температура максимального разложения, температурный интервал разложения, объем газа, выделяющегося при данной температуре, экзо- или эндотермический тип реакции разложения. Все вышеперечисленные параметры определяются методами дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC), дифференциального термического анализа (DTA) или термогравиметрического анализа (TGA).
 
 
 
Органические вспенивающие агенты

1. Азодикарбонамид (ADC) - представляет собой порошок от светло-желтого до оранжевого цвета в зависимости от размера частиц. Промышленно выпускаются марки с размером частиц от 2,5 до 30 мкм. Все основные марки образуют при разложении приблизительно 230 мл/г газа. Разрешён к применению в изделиях, контактирующих с пищевыми продуктами по европейскому (EU) и американскому (FDA) законодательствам.

Оптимальная температура, при которой разлагается азодикарбонамид, лежит в интервале 2050С - 2150С. Реакция экзотермическая и автокаталитическая. При разложении выделяется 86 кал/г (10 ккал/моль).

Несмотря на то, что азодикарбонамид рекомендуют перерабатывать при температурах выше 2100С, фактическое разложение начинается при более низких  температурах. Материал также будет медленно разлагаться при хранении, например, вблизи батареи отопления. По этой причине все вспениватели должны храниться в прохладных складских помещениях, и максимальная температура хранения не должна превышать 500С.

В процессе разложения азодикарбонамида осуществляется несколько реакций, основные из которых показаны ниже.
 
Реакция разложения азодикарбонамида.

 
Основной газ, выделяющийся во время переработки - азот. Материал не разлагается полностью до газообразных продуктов. При разложении образуется 35% газа, 40% твердого остатка, и 25% сублимата. Газ состоит из 65% азота, 32% монооксида углерода и 3% других газов, включая аммиак и диоксид углерода.

Аммиак образуется в основном при высоких температурах. Твердые остатки и сублимат - 60% уразола, 35% циануровой кислоты, 3% диамида гидразодиугольной кислоты и 2% циамелида и карбамида (мочевина).

В процессе разложения желтый в своей основной форме азодикарбонамид образует твердый остаток белого цвета.

Образование аммиака при разложении ограничивает применение азодикарбонамида для вспенивания полимеров, чувствительных к аммиаку, таких как поликарбонаты или термопластичные полиэфиры (ПЭТ, ПБТ).