مبدأ وخصائص عوامل النفخ الكيميائي

عوامل النفخ الكيميائي يمكن أيضًا تقسيم عوامل النفخ الكيميائي إلى نوعين رئيسيين: المواد الكيميائية العضوية والمواد الكيميائية غير العضوية. هناك العديد من أنواع عوامل نفخ المواد الكيميائية العضوية ، بينما تكون عوامل النفخ الكيميائية غير العضوية محدودة. كانت أولى عوامل النفخ الكيميائي (حوالي 1850) عبارة عن كربونات وبيكربونات غير عضوية بسيطة. تنبعث هذه المواد الكيميائية من ثاني أكسيد الكربون عند تسخينها ، ويتم استبدالها في النهاية بمزيج من البيكربونات وحمض الستريك لأن هذا الأخير له تأثير تنبؤي أفضل بكثير. تتمتع عوامل الإرغاء غير العضوية الأكثر تميزًا اليوم بنفس الآلية الكيميائية المذكورة أعلاه. إنها بولي كربونات (الأصل بولي كربوني
الأحماض) المخلوطة بالكربونات.

تحلل البولي كربونات هو تفاعل ماص للحرارة عند 320 درجة فهرنهايت
يمكن إطلاق حوالي 100 سم مكعب لكل جرام من الحمض. عندما يتم تسخين ثاني أكسيد الكربون الأيسر والأيمن إلى حوالي 390 درجة فهرنهايت ، سيتم إطلاق المزيد من الغاز. قد تجلب الطبيعة الماصة للحرارة لتفاعل التحلل هذا بعض الفوائد ، لأن تبديد الحرارة أثناء عملية الرغوة يمثل مشكلة كبيرة. بالإضافة إلى كونها مصدرًا غازيًا للرغوة ، غالبًا ما تستخدم هذه المواد كعوامل نواة لعوامل الرغوة الفيزيائية. من المعتقد أن الخلايا الأولية التي تشكلت عندما يتحلل عامل النفخ الكيميائي توفر مكانًا لهجرة الغاز المنبعث من عامل النفخ الفيزيائي.

على عكس عوامل الرغوة غير العضوية ، هناك العديد من أنواع عوامل الرغوة الكيميائية العضوية للاختيار من بينها ، كما أن أشكالها الفيزيائية مختلفة. في السنوات القليلة الماضية ، تم تقييم مئات المواد الكيميائية العضوية التي يمكن استخدامها كعوامل نفخ. هناك أيضًا العديد من المعايير المستخدمة للحكم. أهمها: في ظل ظروف السرعة التي يمكن التحكم فيها ودرجة الحرارة المتوقعة ، فإن كمية الغاز المنبعثة ليست كبيرة فحسب ، بل يمكن تكرارها أيضًا ؛ الغازات والمواد الصلبة الناتجة عن التفاعل غير سامة ، وهي جيدة للبلمرة الرغوية. يجب ألا يكون للأشياء أي آثار ضارة ، مثل اللون أو الرائحة الكريهة ؛ أخيرًا ، هناك مشكلة في التكلفة ، وهي أيضًا معيار مهم جدًا. عوامل الإرغاء المستخدمة في الصناعة اليوم هي الأكثر تماشياً مع هذه المعايير.

يتم اختيار عامل الإرغاء منخفض الحرارة من العديد من عوامل الإرغاء الكيميائية المتاحة. المشكلة الرئيسية التي يجب أخذها في الاعتبار هي أن درجة حرارة تحلل عامل الرغوة يجب أن تكون متوافقة مع درجة حرارة معالجة البلاستيك. تم قبول اثنين من عوامل النفخ الكيميائي العضوي على نطاق واسع للبولي فينيل كلورايد منخفض الكثافة والبولي إيثيلين منخفض الكثافة وبعض راتنجات الإيبوكسي. الأول هو التولوين سلفونيل هيدرازيد (TSH). هذا مسحوق أصفر كريمي مع درجة حرارة تحلل حوالي 110 درجة مئوية. ينتج كل جرام حوالي 115 سم مكعب من النيتروجين وبعض الرطوبة. النوع الثاني هو ضلوع مؤكسدة ثنائية (benzenesulfonyl) ، أو OBSH. قد يكون عامل الإرغاء هذا أكثر شيوعًا في التطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة. هذه المادة عبارة عن مسحوق أبيض ناعم ودرجة حرارة تحللها العادية 150 درجة مئوية. إذا تم استخدام منشط مثل اليوريا أو ثلاثي إيثانولامين ، فيمكن خفض درجة الحرارة هذه إلى حوالي 130 درجة مئوية. يمكن أن ينبعث كل غرام 125 سم مكعب من الغاز ، النيتروجين بشكل أساسي. المنتج الصلب بعد تحلل OBSH عبارة عن بوليمر. إذا تم استخدامه مع TSH ، يمكن أن يقلل الرائحة.

عامل رغوة عالي الحرارة بالنسبة للبلاستيك عالي الحرارة ، مثل ABS المقاوم للحرارة ، والبولي فينيل كلوريد الصلب ، وبعض البولي بروبيلين ذو مؤشر الانصهار المنخفض والبلاستيك الهندسي ، مثل البولي كربونات والنايلون ، قارن استخدام عوامل النفخ بدرجات حرارة تحلل أعلى مناسبة. Toluenesulfonephthalamide (TSS أو TSSC) عبارة عن مسحوق أبيض ناعم جدًا بدرجة حرارة تحلل تبلغ حوالي 220 درجة مئوية ومخرج غازي يبلغ 140 سم مكعب لكل جرام. وهو في الأساس خليط من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ، مع كمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون والأمونيا. يشيع استخدام عامل النفخ هذا في البولي بروبلين وبعض ABS. ولكن نظرًا لدرجة حرارة تحللها ، فإن تطبيقها في البولي كربونات محدود. تم استخدام عامل نفخ آخر ذو درجة حرارة عالية - 5 تترازول (5-PT) بنجاح في البولي كربونات. يبدأ في التحلل ببطء عند حوالي 215 درجة مئوية ، لكن إنتاج الغاز ليس كبيرًا. لن يتم إطلاق كمية كبيرة من الغاز حتى تصل درجة الحرارة إلى 240-250 درجة مئوية ، ونطاق درجة الحرارة هذا مناسب جدًا لمعالجة البولي كربونات. إنتاج الغاز تقريبا
175cc / g ، نيتروجين بشكل أساسي. بالإضافة إلى ذلك ، هناك بعض مشتقات التيرازول قيد التطوير. لديهم درجة حرارة تحلل أعلى وينبعث منها غاز أكثر من 5-PT.

تم وصف درجة حرارة معالجة معظم اللدائن الحرارية الصناعية الرئيسية للأزوديكربونات كما هو موضح أعلاه. نطاق درجة حرارة المعالجة لمعظم اللدائن الحرارية من البولي أوليفين والبولي فينيل كلوريد والستايرين هو 150-210 درجة مئوية
. بالنسبة لهذا النوع من البلاستيك ، يوجد نوع من عامل النفخ يمكن الاعتماد عليه في الاستخدام ، وهو أزوديكربونات ، المعروف أيضًا باسم أزوديكاربوناميد ، أو ADC أو AC للاختصار. في حالته النقية ، يكون مسحوق أصفر / برتقالي عند حوالي 200 درجة مئوية
تبدأ في التحلل ، وكمية الغاز الناتج أثناء التحلل
220cc / g ، يتكون الغاز المنتج بشكل أساسي من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ، مع كمية صغيرة من CO2 ، ويحتوي أيضًا على الأمونيا في ظل ظروف معينة. منتج التحلل الصلب بيج. لا يمكن استخدامه فقط كمؤشر على التحلل الكامل ، ولكن ليس له أيضًا تأثير سلبي على لون البلاستيك الرغوي.

أصبح التيار المتردد عامل رغوة يستخدم على نطاق واسع لعدة أسباب. فيما يتعلق بإنتاج الغاز ، يعتبر مكيف الهواء أحد أكثر عوامل الإرغاء فعالية ، كما أن الغاز الذي يطلقه له كفاءة رغوة عالية. علاوة على ذلك ، يتم إطلاق الغاز بسرعة دون فقدان السيطرة. التكييف ومنتجاته الصلبة عبارة عن مواد منخفضة السمية. يعد التيار المتردد أيضًا أحد أرخص عوامل النفخ الكيميائي ، ليس فقط من كفاءة إنتاج الغاز لكل جرام ، ولكن أيضًا من إنتاج الغاز لكل دولار رخيص جدًا.

بالإضافة إلى الأسباب المذكورة أعلاه ، يمكن استخدام التيار المتردد على نطاق واسع بسبب خصائص تحلله. يمكن تغيير درجة حرارة وسرعة الغاز المنطلق ، ويمكن تكييفها مع 150-200 درجة مئوية
تقريبا جميع الأغراض ضمن النطاق. التنشيط أو المضافات الإجرائية تغير خصائص التحلل لعوامل النفخ الكيميائية ، وقد تمت مناقشة هذه المشكلة في استخدام OBSH أعلاه. ينشط التيار المتردد أفضل بكثير من أي عامل نفخ كيميائي آخر. هناك مجموعة متنوعة من المواد المضافة ، أولاً وقبل كل شيء ، يمكن للأملاح المعدنية أن تقلل درجة حرارة تحلل التيار المتردد ، وتعتمد درجة النقصان بشكل أساسي على نوع وكمية المواد المضافة المختارة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه المواد المضافة لها أيضًا تأثيرات أخرى ، مثل تغيير معدل إطلاق الغاز ؛ أو إنشاء فترة تأخير أو فترة استقراء قبل بدء تفاعل التحلل. لذلك ، يمكن تصميم جميع طرق إطلاق الغاز تقريبًا في العملية بشكل مصطنع.

يؤثر حجم جسيمات التيار المتردد أيضًا على عملية التحلل. بشكل عام ، عند درجة حرارة معينة ، كلما زاد متوسط ​​حجم الجسيمات ، كان إطلاق الغاز أبطأ. هذه الظاهرة واضحة بشكل خاص في الأنظمة ذات المنشطات. لهذا السبب ، فإن نطاق حجم الجسيمات للمكيف التجاري هو 2-20 ميكرون أو أكبر ، ويمكن للمستخدم الاختيار حسب الرغبة. طورت العديد من المعالجات أنظمة التنشيط الخاصة بها ، ويختار بعض المصنِّعين العديد من الخلائط المُنشَّطة مسبقًا التي توفرها الشركات المصنعة لمكيفات الهواء. هناك العديد من المثبتات ، خاصة تلك المستخدمة في البولي فينيل كلورايد ، وبعض الأصباغ تعمل كمنشطات للتيار المتردد. لذلك ، يجب أن تكون حذرًا عند تغيير الصيغة ، لأن خصائص تحلل التيار المتردد قد تتغير وفقًا لذلك.

يحتوي التيار المتردد المتوفر في الصناعة على العديد من الدرجات ، ليس فقط من حيث حجم الجسيمات ونظام التنشيط ، ولكن أيضًا من حيث السيولة. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي إضافة مادة مضافة إلى مكيف الهواء إلى زيادة سيولة وتشتت مسحوق مكيف الهواء. هذا النوع من المكيفات مناسب جدًا للبلاستيسول PVC. نظرًا لأنه يمكن تشتيت عامل الرغوة بالكامل في البلاستيسول ، فهذه مشكلة أساسية لجودة المنتج النهائي للبلاستيك الرغوي. بالإضافة إلى استخدام الدرجات ذات السيولة الجيدة ، يمكن أيضًا تشتيت التيار المتردد في الفثالات أو أنظمة ناقل أخرى. سيكون من السهل التعامل معها مثل السائل.