在全球性環(huán)境保護的強烈呼聲中,聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料行業(yè)面臨著嚴峻的考驗——禁止使用具有臭氧破壞效應(yīng)的鹵化氟烴,特別是三氯一氟甲烷。
10多年來,以零或低ODP值的發(fā)泡劑替代氯氟烴是聚氨酯泡沫塑料行業(yè)最重大的課題,促使泡沫塑料生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生重大變化。 在聚氨酯硬泡中,常用的CFC-11替代發(fā)泡劑主要有:HCFC-141b為代表的HCFC類發(fā)泡劑、以戊烷為代表的烴類發(fā)泡劑以及水發(fā)泡劑。
以水作發(fā)泡劑,實際上是水和異氰酸酯反應(yīng)生成的CO2氣體作發(fā)泡劑,其臭氧破壞效應(yīng)ODP值為零,無毒副作用,是最具吸引力的CFC-11最終替代物。而且,全水泡沫制備工藝簡便,對設(shè)備的要求很低,可沿用CFC-11體系的設(shè)備,具有廣闊的市場前景。
但是,全水泡沫與(CFC-11)體系泡沫相比存在許多不足,諸如多元醇組合料粘度比較大,尺寸穩(wěn)定性比較低,導(dǎo)熱系數(shù)偏高等,從而限制了全水泡沫的推廣和應(yīng)用。 針對全水泡沫的特點,通過聚醚結(jié)構(gòu)的調(diào)整,助劑的選擇,開發(fā)了低粘度的聚醚及具有良好流動性的多元醇組合料,以此制備的泡沫塑料具有良好的尺寸穩(wěn)定性、粘接性和較低的導(dǎo)熱系數(shù)。
在聚氨酯泡沫業(yè)廢除CFC-11,對不同的泡沫采取的不同的辦法。主要的替代物類型有:HCFC(氫氯氟烴)、HFC(氫氟烴)、HC(烷烴)、液態(tài)CO2或水。在聚氨酯泡沫發(fā)泡劑所有CFC替代品中,不同的候選物其主要特性如工藝性(沸點等)、絕熱性能(氣體熱導(dǎo)率)、是否易燃、價格、毒性,各有其優(yōu)勢和不利之處。采用替代發(fā)泡劑,除考慮發(fā)泡劑本身的性質(zhì),一般還需對聚醚多元醇、勻泡劑、催化劑等原料體系進行適當?shù)母纳疲古浞襟w系達到優(yōu)化。
在CFC取代初期,盡管有人主張一步到位,采用ODP 值為零的發(fā)泡劑如用作制冷劑已商業(yè)化的氣態(tài)HFC、有易燃易爆性的戊烷等,但經(jīng)過選擇研究,綜合物理性能、發(fā)泡工藝特性和價格,不少泡沫廠傾向于采用對其長期性能了解最充分的HCFC-141b作為一種過渡的替代發(fā)泡劑。
HCFC-141b常溫下是液體,沸點比CFC-11略高,發(fā)泡工藝特性與CFC-11相似,相對于氣態(tài)的HFC如HFC-134a或液態(tài)的可燃性戊烷類發(fā)泡劑來說,工藝操作上比較方便,可以在CFC-11發(fā)泡的生產(chǎn)設(shè)備上使用,無需對CFC-11發(fā)泡設(shè)備進行改造。另外從泡沫塑料的物理性能方面考慮,在所有的CFC替代候選物中,HCFC-141b的氣體熱導(dǎo)率相對較低,與泡沫的兩大主要原料多元醇和異氰酸酯相溶性好,泡沫性能與CFC-11的相近。在不增加設(shè)備的條件下HCFC-141b是太陽能熱水器保溫層的最佳選擇。






