全水发泡聚氨酯泡沫塑料综述

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1、2003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集全水发泡聚氨酯泡沫塑料综述朱吕民（南京四寰合成材料研究所江苏南京210013）摘要：首先对CFC替代技术的现状进行了简要的介绍，从全水发泡软质聚氨酯泡沫塑料(包括负压发泡技术、强制冷却技术和液态CO2发泡技术)、全水发泡聚氨酯自结皮泡沫、高水量低密度高回弹聚氨酯泡沫塑料和全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料这几个方面详细论述了全水发泡的工艺特点，并列举了几个实例。关键词：全水发泡；聚氨酯；泡沫塑料；CFC替代1前言聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯合成材料中占主要地位的大品种。2002年全球聚氨酯产量为860万吨；国内聚氨酯合成材料总计1

2、00多万吨，其中泡沫塑料占50%左右，以2000年统计，软质泡沫塑料约26万吨占泡沫塑料的60%，硬质泡沫塑料约18万吨占泡沫总量的40%。所以说，聚氨酯泡沫塑料是消耗CFC和HCFC系列发泡剂的大户。众所周知，CFC系列产品对大气臭氧层具破坏作用，形成温室效应，使全球气温回暖、皮肤癌患者增多，所以保护人类赖以生存的臭氧层已刻不容缓。1991年我国参与了国际蒙特利尔公约，限制及禁止使用CFC-11成为我国一项政策性措施。计划到2005年，CFC-11消费减少50%，2008年削减85%，2010年实现CFC-11零消费。2001年12月我国又获蒙特利尔多边基金赠款，

3、作为泡沫行业ODS整体淘汰计划的费用，确保2010年以前全面淘汰CFC。这是一个利好消息，将促进我国PU工业的发展，并能达到与国外先进水平接轨。PUF用CFC-11的替代品或发泡体系新技术的开发，已成为当今世界聚氨酯工业界进行技术创新的主潮流。归纳起来有如下几个开发研究领域：1）HFC系列化学品的开发研究可用于PU泡沫塑料发泡剂的HFC产品物性见表1。其中被人们看好的是HFC-245fa（1,1,1,3,5-五氟丙烷），HFC-365mfc（1,1,1,3,3-五氟丁烷）及HFC-356（1,1,1,4,4,4-六氟丁烷）三个品种。表1可用于PU泡沫塑料发泡剂的HF

4、C产品物性HFC-152aHFC-134aHFC-365mfcHFC-245faHFC-356分子式CH3CHF3CH2FCF3CH3CF2CH2CF3CF3CH2CHFCF3(CH2)2CF3相对分子质量66.05102.0148134166沸点/℃－24.7－26.540.215.224.620℃蒸汽压/Pa5.155.720.471.2484.1λ(25℃)/mW·(m·K)-114.313.710.612.29.5(20℃)爆炸极限(V/V)/%3.8~21.8无3.5~9无无GWP(CO2＝1)1401300840820530大气层中寿命1.5年14天10

5、.8年7.4年154天HFC化合物的ODP值为零，GWP值比CFC-11的小得多，且不燃、低毒，在PUF中有较低的气体扩散速度，确保了聚氨酯泡沫塑料的导热系数λ值耐老化性好。但是其成本高，目前靠进口，业界人士难以接受。1082003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集2）聚醚、聚酯多元醇新品的开发研究聚氨酯泡沫塑料的性能，很大程度上取决于聚醚或聚酯多元醇的结构，它是确保废除CFC-11之关键。发泡体系中合适的多元醇可使混合体系具有良好流动性以及与其它助剂的互溶性，泡孔微细结构，泡沫尺寸稳定性优良。CFC替代体系聚醚多元醇的开发趋势是合成具芳烃结构、粘度小、与水

6、和HFC互溶性好的品种。3）新型有机硅表面活性剂及特殊催化剂的开发研究有机硅表面活性剂(泡沫稳定剂，俗称“硅油”)及催化剂等助剂，用量虽少，只有聚醚多元醇用量的1%左右，但其起到非常大的作用，可改善发泡料的流动性，增加软泡开孔度、降低硬泡的导热系数，应引起重视。目前国内家电行业，由于实力雄厚，采取一步到位，实施设备改造，加强防爆、防火措施，直接采用戊烷系列的发泡剂，但是戊烷类发泡剂的特殊性，对于中小企业难以实施，戊烷类发泡剂也不能应用现场施工，如冷库、管道、车辆等喷涂保温，工艺有一定的局限性。HCFC-141b是一种过渡性替代品，寿命不长；HFC系列品种国内没有，且

7、价格太贵。为此，作者主张大力开发研究全水发泡体系聚氨酯泡沫塑料，以适应满足我国中小企业及各种发泡现场施工的需要。2全水发泡软质聚氨酯泡沫塑料软质聚氨酯块状泡沫塑料有二类产品：一种是小企业生产的所谓“箱式”发泡的块状PU软泡，简称“箱泡”，以间歇法方式生产；另一种是连续机械发泡生产的块状泡沫。对于中、高密度PU软泡，因用水量少，泡沫中心温度不会超过170℃，不会造成泡沫燃烧及火灾问题。对于低密度块状PU海绵即泡沫密度低于18kg/m3以下的泡沫，通常水用量超过4.5份（每100份多元醇），TDI用量超过55份，在此情况下，泡沫的散热问题就非常突出，由于泡沫内部的热