Порообразователи

ПОРООБРАЗОВАТЕЛИ (вспенивающие агенты), индивидуальные в-ва или смеси, предназначенные для получения газонаполненных материалов посредством создания в них системы открытых (сообщающихся) и(или) закрытых (изолированных) ячеек, или пор. К газонаполненным материалам относят, напр., пенопласты, поропласты, пористые резины, газо- и пенобетоны, пористые стекла (см. Стекло неорганическое).

Пористая структура м. б. образована: 1) в результате выделения газа или смеси газов при разл. хим. превращениях и(или) нагревании порообразователей, находящихся в жидких композициях, что приводит к их вспениванию (ценообразованию), такие порообразователи наз. газообразователями (вспенивателями); 2) вследствие экстрагирования (вымывания, выжигания) из сформованного изделия порообразователя, введенного ранее в композицию; 3) посредством спекания металлич., керамич. и полимерных монолитных частиц (порошков) и пористых гранул (см., напр., Пенополистиролы). Доля порообразователей второго типа в пром. произ-ве газонаполненных материалов незначительна.

Газообразователи подразделяют на химические и физические. Первые используют для получения орг. и минер. газонаполненных материалов, вторые-только органических.

Химические газообразователи выделяют газы в результате термич. разложения (их называют порофорами) либо хим. взаимодействия с к.-л. ингредиентом композиций или между компонентами, составляющими порообразователи; представляют собой преим. твердые мелкодисперсные в-ва. Физические газообразователи-в осн. легкокипящие жидкости; они выделяют газы в результате кипения, испарения, десорбции при повышении т-ры или(и) при понижении давления, не претерпевая хим. превращений.

Химические газообразователи-наиб. многочисл. группа промышленных порообразователей. К ним относятся: 1) в-ва, выделяющие газообразные продукты в результате термич. разложения,-аммониевые соли минер. и карбоновых к-т, гидрокарбонаты и карбонаты щелочных и щел.-зем. металлов, выделяющие NH₃ и(или) СО₂ при нагр. до 40-100 °С, напр. NH₂COONH₄, NaHCO₃, Na₂CO₃, смесь (NH₄)₂CO₃·H₂O с (NH₄)HCO₃; азо- и ди-азосоединения, N-нитрозосоединения, сульфонилгидразиды, азиды и др. (см. табл.). 2) Смеси в-в, выделяющие газообразные продукты в результате хим. взаимодействия компонентов,- смеси металлов II и III гр. периодич. системы с карбо-новыми или минер. к-тами (напр., стеариновой, олеиновой, абиетиновой, соляной, серной, ортофосфорной), смеси кар-боновых к-т с неорг. карбонатами, нитратов с аммониевыми солями, карбидов с гидридами металлов II гр. и водой.

Осн. требования к химическим газообразователям: близость т-р их разложения к т-рам плавления и отверждения полимера; выделение газа в узком температурном интервале; высокая скорость выделения газа и возможность ее регулирования т-рой, давлением и активаторами термич. разложения; отсутствие у выделяющихся газов и продуктов разложения порообразователей коррозионной активности, токсичности и легкой воспламеняемости; хорошая р-римость газообразователей и диспергируемость образующихся газов в полимерных композициях; выделение при разложении газообразователей небольшого кол-ва тепла (во избежание деструкции вспениваемого полимера); отсутствие влияния газообразователей и продуктов их разложения на скорости полимеризации и отверждения; бесцветность и отсутствие запаха у продуктов разложения газообразователей; устойчивость при хранении и транспортировке; низкая стоимость.

К физическим газообразователям относятся: 1) низкокилящие летучие жидкости -ароматич., алифатич. и галогенсодержащие углеводороды (в т. ч. хладоны), спирты, простые эфиры, кетоны; 2) твердые в-ва (сорбенты)-активир. уголь, силикагель, глины и т.п., насыщенные газами (СО₂, NH₃ и др.) либо парами легкокипящих жидкостей, напр. метилхлорида, ме-тиленхлорида, ацетона. При нагр. происходит термич. десорбция сорбир. газов и жидкостей.

Осн. требования к физическим газообразователям: отсутствие влияния на физ. и хим. св-ва полимера и др. компонентов композиции; легкость смещения с композицией и хорошая р-римость в ней; низкая упругость паров при комнатной т-ре; отсутствие корродирующего действия, токсичности и горючести; экономич. доступность.

В качестве газообразователей используют также газы (N₂, СО₂, Н₂, NH₃, Не и воздух), к-рые вводят в композицию под давлением (к-рое затем снижают) или мех. "взбиванием" пены при атм. давлении.

Важные характеристики газообразователей: 1) газовое число-объем газа, выделяющегося при превращении 1 г порообразователя за 1 мин при т-ре макс. газовыделения (обычно 100-200 см³/г); 2) начальная т-ра разложения химических газообразователей и т-ра кипения физических газообразователей; 3) температурный интервал макс. скорости термич. разложения; 4) скорость и кинетика газовыделения; 5) давление газов, развиваемое при разложении (испарении) порообразователя. Эти характеристики порообразователей должны быть согласованы с физ.-хим. св-вами полимера - кинетикой полимеризации и поликонденсации, газопроницаемостью, т-рами стеклования и текучести, а также с технол. параметрами и методами переработки материала. В зависимости от требуемой плотности изделия концентрация порообразователей варьирует в пределах 1-10% от массы полимера.

Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 3. М., 1977, с. 153-59; Берлин А. А., Шутов Ф. А., Пенополимеры на основе реакционкоспособных олигомеров, М., 1978; их же, Химия и технология газонаполненных высокополимеров, М., 1980.

Ф. А. Шутов.