泡沫塑料、泡沫橡膠、泡沫樹脂等在生活中隨處可見，因為它們具有重量輕、隔熱、隔音、節約材料資源、良好的電絕緣效能和機械阻尼特性等效能，因此應用極為廣泛。
典型的泡沫產品包括海綿板、地板材料、床上用品、聚苯乙烯珠丸泡沫體、泡沫塑料線等。 這些產品由高分子高分子材料和橡膠製成，是固體泡沫材料，對氣泡的大小和分布有一定的要求。 在固體發泡材料的生產中，發泡劑的選擇和使用是發泡材料生產中的重中之重。
發泡劑及其分類
發泡劑是一種在一定粘度範圍內能形成液態或塑性狀態的橡膠和塑料微孔結構的物質。 它們可以是固體、液體或氣體。
根據發泡過程中產生氣泡的方式不同，發泡劑可分為物理發泡劑和化學發泡劑兩大類。
物理發泡劑是利用其在一定溫度範圍內的物理狀態變化而產生氣孔，而化學發泡劑是發泡過程中由於化學變化而產生的一種或多種氣體，可使高分子發泡。
物理發泡劑
物理發泡劑在使用過程中不發生化學變化，因此只能依靠其物理狀態的變化來達到發泡的目的。
早期常用的物理發泡劑主要是壓縮氣體（空氣、CO2和N2等）和揮發性液體，如低沸點脂肪烴、鹵代脂肪烴、低沸點醇類、醚類、酮類和芳烴類。
一般來說，作為物理發泡劑的揮發性液體的沸點應小於110。 從理論上講，任何能放出氣體的物質都可以用作發泡劑。 但是，在實際應用中，實用的發泡劑仍然需要滿足一定的條件。
理想的物理發泡劑應具有以下特性：
無毒無味。
無腐蝕性。 不易燃易爆。
不會破壞聚合物的效能。
當處於氣態時，它必須具有化學惰性。
它在室溫下具有低蒸氣分壓。
它具有快速的蒸發速率。
分子量小，相對密度高。
便宜，**足夠。
物理發泡劑**雖然價格低廉，但需要專門的發泡裝置，這增加了這種發泡方法的成本。
化學發泡劑
所謂化學發泡劑，是指在發泡過程中通過化學變化產生氣體，然後發泡的物質。
一般氣體的產生方式有兩種：一種是聚合物擴鏈或交聯的副產物; 第二種是通過新增化學發泡劑來產生發泡氣體。
例如，在聚氨酯泡沫的製備中，當具有羧基的醇酸樹脂與異氰酸酯反應時，或當具有異氰酸酯端基的聚氨酯樹脂與水反應時，會釋放出CO2氣體; 碳酸氫銨在一定溫度下能分解生成CO2、H2O和NH3。
理想的化學發泡劑應具備以下特性：
熱分解溫度恆定，或在窄範圍內;
熱分解反應的速率必須可控，並且必須有足夠的產氣速率;
產生的氣體必須是無腐蝕性的，並且易於分散或溶解在聚合物體系中;
儲存時必須穩定;
*便宜，**充足;
分解殘渣不應有難聞的氣味，毒性低，無色，不汙染高分子材料;
分解時不應大量放熱：
不影響硫化或熔融速度;
分解殘渣不影響高分子材料的理化效能; 分解殘渣應與高分子材料相容，不應發生殘渣的結霜等。
此外，發泡劑根據其化學性質還可以分為兩大類：有機發泡劑和無機發泡劑。
其中，常見的有機發泡劑主要有偶氮（發泡劑AC、AIBN等）、肼衍生物（BSH、TSH、OBSH等）、氨基脲（TSSC）、四唑化合物（5-PT等）、亞硝基化合物（DNPT等）等。 有機發泡劑的特性如下圖所示：
常見的無機發泡劑有碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、亞硝酸銨、硼氫化鉀、硼氫化鈉、雙氧水等。
無機發泡劑具有安全、吸熱分解、成核效果好等優點，產生的氣體為CO2。 碳酸氫鈉是一種典型的無機吸熱發泡劑，因其產氣量大、原料易得、價格低廉而備受關注。 但其分解溫度低，分解溫度範圍寬，在塑料精煉過程中分解損失會提前，導致塑化效果差，在聚合物中的應用範圍有限。 將放熱發泡劑與碳酸氫鈉混合，得到熱值小的復合發泡劑，有利於塑料加工條件的控制。 碳酸銨分解緩慢，對發泡速率有很大限制。
由於在聚合物中的分散性差，無機發泡劑的應用在一定程度上受到限制，但隨著小型化和表面處理等技術的進步，無機發泡劑的應用領域逐漸拓寬。
發泡新增劑
為了調節發泡劑的產氣量、起爆速率和氣體溫度，通常在發泡劑中加入發泡助劑。 常見的發泡助劑主要有以下幾類：
尿素和尿素衍生物。
尿素加熱時會放出氨氣，可作為發泡劑，與碳酸氫鈉、AC等發泡劑合用時，可顯著增加產氣量，降低發泡溫度。
尿素衍生物是指脲-硬脂酸絡合物，主要包括N型、A型和M型。 以n型脲-硬脂酸絡合物為例，其製備工藝是在尿素水溶液中加入氨、硬脂酸、甘油等，然後充分攪拌混合試樣，其中尿素與硬脂酸的用量約為2：1。
A型配合物的組成與N型配合物相同，但物質比例會有所不同; M型化合物在樣品中用油酸取代甘油，其他成分相同。
此外，國外最近出現了一種新的尿素-硬脂酸絡合物，命名為尿素脂質，它是尿素、硬脂酸、脲硬脂醯胺和硬脂酸酯（如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等）的絡合物。
有機酸。 許多有機酸如硬脂酸、月桂酸、苯甲酸或水楊酸可作為某些有機發泡劑的發泡新增劑，可降低分解溫度，但不能消除異味，抑制橡膠製品的硫化。
金屬肥皂鹽和金屬氧化物。
常用的有氧化鋅、碳酸鋅、硬脂酸鋅、對甲苯磺酸鋅等，需要注意的是，氧化鋅是應用最廣泛的發泡新增劑，也是發泡劑的強活化劑。
發泡。 泡沫是聚矽氧烷-聚矽氧基醚共聚物的商品名，主要用作聚醚和聚氨酯泡沫進一步發泡過程中的泡沫穩定劑。
其他發泡新增劑。
檸檬酸鈉、檸檬酸和甲胺也是常見的發泡助劑。
發泡劑改性化合物
化學發泡劑在市面上可作為適當純度**的單一化學品**或含有發泡劑**的混合物。
這種混合物有兩種型別，一種是兩種或兩種以上發泡劑的混合物，另一種是發泡劑和其他功能新增劑的混合物。 發泡劑配方的開發為使用者帶來了更好的加工效能和更好的樣品選擇。
由於技術和經濟原因，交流電已成為混合發泡劑中最重要的成分之一。 目前，AC可以製成所謂的“攪拌”發泡劑，這些發泡劑很容易分散在聚合物中，例如PVC塑料溶膠配方。 此外，這些產品粉塵低，易於處理。
關於發泡劑的改性化合物，主要圍繞防滲和活化兩個方面展開
防滲改性
已經開發出一類特殊的AC配方，用於通過擠出和注塑成型製造的整體泡沫。 在這種AC配方中加入功能性新增劑（含水量一定的矽酸）可以改變AC的分解方式，盡可能防止氰尿酸的形成，因為氟尿酸可以沉積在模具和噴嘴上，並能從基材中浸出。
當矽酸加入AC時，AC分解後不會產生氰尿酸，而是會產生大量的氮。 新增到AC中的矽酸也是一種有效的成核劑，有助於在塑料中形成均勻的細胞。 因此，如果需要在防止滲出的同時顯著降低分解溫度，可以在AC中同時加入人矽酸和氧化鋅等活化劑。
抗阻撓性配方不能用於氮敏聚合物，如PC和熱塑性聚酯，因為PC的相對分子量在氨作用時會降低。
啟用修改
以偶氮二甲醯胺（AC）為例，發泡劑的活化一般是加入活化劑（發泡助劑），即含有活化劑的製劑，可以將AC的分解溫度降到最低。 該配方是通過將AC和活化劑共小型化來製備的，這允許元件之間充分接觸，如果將AC和活化劑單獨新增到塑料中，則不可能實現。
AC也可與另一種化學發泡劑，如磺醯肼TSH復配使用，也可使用其他功能性助劑。 AC和TSH（TSH可稱為發泡劑）的分解溫度低於AC，因為TSH分解生成水，而水能與AC反應，即TSH的分解產物能活化AC的分解，抑制氰尿酸的形成。 在橡膠工業中，AC TSH和AC DNPT是典型的復合發泡劑，除了分解溫度低於AC外，還可以改善泡孔結構。
NaHCO3 是吸熱發泡製劑的必需化合物。 最常見的此類製劑是NAHC3，一種與檸檬酸（或其脂質和鹽）的混合物，例如NAHC3，一種與檸檬酸單鈉或檸檬酸二羧酸單鈉的混合物。 例如，在擠出硬質PVC中，使用單個NaHCO3作為發泡劑，但會形成結構不均勻的粗孔。 同時使用NAHCo3和AC可以顯著減少囊泡的數量。 這是因為在PVC中，N2的擴散速度比CO2慢，這有助於在PVC中形成大量的小氣核。 在NAHCO3中，AC是一種復合發泡劑，AC是發泡劑和成核劑。
發泡劑的前景
目前市場上的各種型別的化學發泡劑在未來仍將得到廣泛應用，但常用的發泡劑數量可能會減少。 更重要的前景在於新型發泡技術的研發，如微球發泡劑、超臨界二氧化碳發泡等。 然而，由於其易於改性和通用性，AC將在未來繼續成為許多配方中的主要發泡劑，用於多種應用。
根據使用者的具體要求開發的發泡劑，特別是放熱發泡劑和吸熱發泡劑的復合產品，產量有所增加，佔據了一定的市場份額。 在通用塑料中，物理交聯和通用PP泡沫在食品包裝中的應用預計將大幅增長。 此外，熱塑性塑料將更多地用於泡沫產品，並將佔更大的份額。 **工程塑料在這方面更是引人注目和重視。
迄今為止，泡沫行業對加工技術的關注需要進一步加強，預計未來該領域將出現一些創新。 吹塑、滾塑、熱成型等工藝，如泡沫和擠出薄膜和片材的真空成型，將逐漸成為泡沫產品生產中更常用的工藝。
發泡劑的評估和配方分析
對發泡劑效能的評價主要包括其化學成分、堆積密度和流動性、比表面積、粒度分布、分解溫度和分解過程、燃燒殘渣、產氣量、氣體組成、分解殘渣、熱效能、在基體中的工藝行為、分散性、溶解度相容性、毒性等方面。
發泡劑包的分析不僅僅是對發泡劑成分和含量的分析，更重要的是對助劑包中的發泡新增劑、潤滑劑、交聯劑、成核劑等微量新增劑的定性和定量定量。 新增劑用量的細微差異會導致發泡產品的效能存在較大差異。
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