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《聚氨酯真空隔热板芯材的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2001年第16卷第1期聚氨酯工业2001.Vol.16No.1POLYURETHANEINDUSTRY·19·聚氨酯真空隔热板芯材的研制王娟石芳录朱贤白品贤(兰州物理研究所730000)摘要:制备了用于聚氨酯真空隔热板的开孔硬泡芯材,该泡沫芯材的开孔率达95%。讨论了聚醚多元醇、开孔剂及泡沫稳定剂等组分对芯材性能的影响。并介绍了封装成真空隔热板的工艺。用该芯材制成的聚氨酯真空隔热板具有优良的隔热性能,其导热系数低于0.010W/(m·K)。关键词:真空隔热板;开孔泡沫;聚氨酯;硬质泡沫;导热系数聚氨酯(PU)硬质泡沫塑料,由于具有优良的
2、隔λs为泡沫骨架的热传导导热系数;热性能,一直被广泛应用于家电、石化和建筑等行λr为辐射热传导导热系数。业。如何更好地节约能源,进一步提高PU硬泡的ICI公司曾研究过常温下三种热传导在PU硬隔热性能,是大家关注和研究的焦点。多年来在国泡表观导热系数中所占比例,实验数值见表1[2]。内外业内人士的共同努力下,PU硬泡的隔热性能虽表1三种热传导占PU硬泡表观导热系数的比例已逐步提高,但是,PU硬泡闭孔泡沫体中气体的存-1导热系数数值/W·(m·K)比例/%在,决定了PU硬泡表观导热系数不可能低于该气λg0.00844体自身的导热系数。这样,从
3、根本上阻碍了PU硬λr0.00633λs0.00423泡隔热性能的彻底优化。λ0.018100聚氨酯真空隔热板(PU2VIP)是将制成的开孔聚氨酯硬泡芯材真空封装在镀铝的聚酯/聚乙烯薄由表1可见,常温下气体的热传导λg占PU硬膜内,由于抽真空脱除了泡沫开孔结构中的气体,泡表观导热系数的45%左右,接近一半。使板材具有优良的隔热性能。将PU2VIP与浇注PU显然,PU2VIP开孔硬泡芯材,采用抽真空的工硬泡结合形成复合隔热结构,可用于冰箱隔热。当艺,可使泡沫中几乎不存在气体,即可使λg趋近于PU2VIP替代35%的浇注PU硬泡时,可使冰箱能
4、耗[1]0,开孔硬泡的表观导热系数由下式表示λ:=λs+λr。降低25%。可见,PU2VIP是一种高效、节能、环保由于PU2VIP芯材的气体导热系数λg≈0,理论型隔热材料,由于其不含任何CFC物质,对环境无上PU2VIP的导热系数仅约为普通硬泡的一半左右。污染,因此具有极好的发展和应用前景。而实际应用中,通过优化泡孔结构、提高真空度等方1PU2VIP的隔热机理法,可以进一步提高板材的隔热性能。实验证明,当PU2VIP内压降至0.5Pa时,其导热系数可低达一般用于隔热的PU硬泡是由大量的蜂窝状的[1]0.007W/(m·K)。微孔构成,这
5、些微孔各自独立,互不相通,构成所谓“闭孔结构”,泡孔内充满了导热系数极低的CFC气2实验体。PU硬泡的表观导热系数由下式表示:2.1芯材配方λ=λg+λs+λr本实验的核心就是研制出开孔型微孔硬质泡沫式中λ:为表观导热系数;塑料芯材,采用一步法工艺发泡成型,表2为实验配λg为孔内气体的热传导导热系数;方。·20·聚氨酯工业第16卷表2开孔型微孔泡沫芯材配方原料聚醚多元醇1)2)2)3)4)泡沫稳定剂开孔剂复合催化剂发泡剂用量(质量份)1000.5～1.00.5～1.03～67～10注:1)选用国产两种以上聚醚多元醇组合,组合聚醚的羟值45
6、0mgKOH/g;2)均选用德国高施米特公司聚氨酯助剂;3)选用德国高施米特公司催化剂与国产普通催化剂复合。4)发泡剂为CFC211,另含水0.5～2.0份。2.2芯材制作工艺由图1可见,在一定真空条件下,PU2VIP表观采用手工发泡或高压发泡机浇注。将料液在室导热系数随泡沫开孔率的提高明显下降。实验结果温下混合,在1500r/min下搅拌8～10s,注入40℃表明,要使PU2VIP真正具有优良的隔热性能,芯材的不锈钢模具中,使泡沫自由上升(采用浮动式顶的开孔率应以95%以上为宜。盖,与软泡模塑工艺相同),5min后脱模,并在70℃3.1
7、.2泡孔结构下熟化24h。真空板封装临界真空度依赖于真空板芯材泡孔[3]2.3测试方法结构。泡孔尺寸小,结构均匀,其封装临界真空度用扫描电镜SEM测定孔径微观形态结构;可相应降低。普通PU硬泡的平均孔径在300～开孔率按GB10799-89方法测试;1000μm之间,而PU2VIP芯材孔径若为300～1000密度按GB/T6343-95方法测试;μm,要使制成的真空板达到隔热要求,真空度需保导热系数按GB3399-82方法测试;持在0.133Pa水平。这样的真空度在实际生产中压缩强度按GB8813-88方法测试。很难达到,因此要求用于真空
8、隔热板的开孔泡沫具有更小的孔径。表3为本实验在真空度为13.3Pa3结果与讨论时,不同孔径芯材(开孔率为95%)的导热系数λ。3.1芯材的三个技术要求表3同样真空度下不同孔径芯材导热系数的对比
