AC发泡剂配方检测及成分分析

AC发泡剂（偶氮二甲酰胺，简称ADCA、AZDC或AC）是目前全球使用广泛的有机化学发泡剂，尤其适用于塑料和橡胶加工。其成分并非单一化合物，而是以偶氮二甲酰胺为核心，并包含多种关键添加剂的功能性复合体系，分析其配方成分组成可以更好地优化改进配方。

一、核心成分：偶氮二甲酰胺（Azo-Dicarbonamide）
化学式： C₂H₄N₄O₂ 或 H₂N-CO-N=N-CO-NH₂

结构特征：

中心为 偶氮基 (-N=N-)，是产气的关键活性基团。

两端连接两个 羰氨基 (-CO-NH₂)。

纯度： 工业级AC发泡剂纯度通常在 95% - 99% 之间。

物理形态： 通常为微细黄色粉末（纯品为橘黄色结晶）。

二、关键添加剂（决定性能的核心辅助成分）
工业AC发泡剂极少直接使用纯品，必须添加以下功能性添加剂以满足加工需求：

1. 活化剂 (Activators) - 调控分解温度的核心
作用： 显著降低AC的分解温度（纯AC分解温度≈195-215°C，过高不利于多数塑料加工），并加速分解。

主要种类与成分：

尿素 (H₂N-CO-NH₂)： 强效活化剂，可将温度降至≈130-160°C，但易吸湿、可能产生氨味。

乙醇胺类 (如三乙醇胺)： 液态活化剂，用于特殊场合。

氧化锌 (ZnO)： 经济有效的活化剂，可将分解温度降至≈160-180°C。

硬脂酸锌 (ZnSt)： 兼具润滑和活化作用，分解温度≈150-170°C。

其他： 铅盐（如三碱式铅，用于PVC，但环保受限）、镉盐（已少用）、钡盐等。

金属盐类 (常用)：

尿素及其衍生物：

添加量： 通常占AC发泡剂体系的 1% - 10%（根据所需温度调节）。

2. 改性剂 / 助发泡剂 (Modifiers) - 优化发泡质量
作用： 改善气体释放速率、泡孔结构、减少残留物气味、提高分散性。

主要成分：

白油、石蜡、聚合物载体： 用于制造预分散母粒，提高在树脂中的分散均匀性。

氢氧化铝 [Al(OH)₃]、碳酸钙 (CaCO₃)、氧化镁 (MgO)： 吸收分解产生的微量酸性气体（如氰酸HOCN），减少腐蚀性和异味。

尿素、氨基化合物： 中和酸气，消除异味。

超细滑石粉、二氧化硅 (SiO₂)： 提供气泡成核点，使泡孔更细密均匀。

锌化合物复合物（如ZnO与有机酸的复合物）。

发泡促进剂：

成核剂：

吸酸剂 / 除味剂：

分散剂 / 载体：

3. 稳定剂与加工助剂
抗氧化剂： 防止AC储存或加工前期发生预分解（如BHT）。

润滑剂： 改善粉末流动性或减少加工设备粘附（如硬脂酸钙、PE蜡）。

三、AC发泡剂成分分析常用方法
要全面表征AC发泡剂及其分解行为，需结合多种分析技术：

分析目标 推荐方法 关键信息获取
主成分AC定量分析 HPLC (高效液相色谱) 准确测定偶氮二甲酰胺的纯度与含量

紫外-可见分光光度法 (UV-Vis) 基于特征吸收峰定量
添加剂鉴定 FTIR (傅里叶变换红外光谱) 识别活化剂（ZnO、尿素）、润滑剂等官能团

XRD (X射线衍射) 鉴别晶体型添加剂（如ZnO、滑石粉）

TGA (热重分析) 定量分析有机物/无机物比例，评估添加剂含量
分解特性 DSC (差示扫描量热法) 核心！ 测定分解起始温度、峰值温度、焓变

TGA-FTIR / TGA-MS 联用 实时监测分解过程与气体产物（CO, CO₂, NH₃等）

发气量测定仪 测量标准条件下单位质量产生的气体体积 (ml/g)
分解残留物分析 FTIR / Raman光谱 鉴定联二脲等残留物特征结构

元素分析 (EA) 测定C、H、N元素比例，验证分解程度
粒度与形貌 激光粒度分析仪 测定粉末粒径分布（关键加工参数）

SEM (扫描电镜) 观察颗粒形貌、分散状态及泡孔结构
异味/腐蚀性评估 GC-MS (气相色谱-质谱联用) 分析挥发性有机物（VOCs）如氰酸、氨

pH值测试（分解残渣水溶液） 评估酸性残留物含量