【精品】聚氨酯真空隔热板芯材的研制

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1、聚氨酯真空隔热板芯材的研制土姐石芳录朱贤白品贤(兰州华宇创新科技令限公司廿肃兰州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%。讨论了聚醛多元醇、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10mW/(m・K)o关键词：真空隔热板；开孔泡沫；聚氨酯；驶质泡沫；导热系数硬质聚氨酯(PU)泡沫燃料山于具有优良的隔热性能，一直被广泛应用于家电、石化和建筑筹行业。为了更好地节约能源，进一步提高其隔热性能是大家关注和研究的焦点。多年

2、来在国内外业内人士的共同努力下，PU便泡的隔热性能逐步提高，但是，驶质PU泡沫体闭孔中气体的存在，决定了PU硬泡的表观导热系数不可能低于该气体自身的导热系数。这样，从根本上阻碍了PU硬泡隔热性能的彻底优化。聚氨酯真空隔热板(PU-VIP)是将开孔聚氨酯硬泡芯材真空封装在镀铝聚酯陳乙烯薄膜内而成crh于抽真空脱除了开孔结构泡沫中的气体，使板材具有优良的隔热性能。将PU-VIP与浇注PU硬泡结合形成复合隔热结构，可用于冰箱隔热。当PU-V1P替代35%的普通浇注PU®泡时，可使冰箱能耗降低25%⑴。可见，PU-VIP是一种高效、节能、环保型隔热材料，由于其不含

3、任何CFC物质，对坏境无污染，因此具有极好的发展和应用前景。1PU-VIP的隔热机理一般用于隔热的PU硬泡是山大量的蜂窝状的微孔构成，这些微孔各自独立，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气体。PU硬泡的表观导热系数由下式表示：兄=入+几s+入式中：兄=表观导热系数；心=泡孔内气体的热传导；入=泡沐骨架的热传导；入=辐射热传导。以CFC-11为发泡剂，常温下三种热传导在PU硬泡表观导热系数中所占大致比例见表「21。表1三种热传导占PU硬泡表观导热系数的比例传热方式比例/%久£50〜65入.入35〜50A100由表1可见，常温下气

4、体的热传导九g占PU硕泡表观导热系数的45%左右，接近一半。显然，PU-VIPJT孔换泡芯材，采用抽真空的工艺，可使2g->0,其表观导热系数兄由下式表示：2=入+入这样，由于PU-VIP芯材的气体导热系数九gTO,理论上其导热系数仅约为普通%更泡的一半左右，而实际应用中，通过优化泡孔结构、提高真空度等方法，可以进一步提高板材的隔热性能。实验证明，当PU-VIP内压降至0.5Pa时，其导热系数可低达7mW/(m・K)⑴。2实验2.1芯材配方本实验的核心就是研制出开孔型微孔泡沫芯材，采用一步法工艺发泡成型，表2为本实验配方。表2开孔型微孔泡沫芯材配方原料聚醯

5、多元醇°泡沫稳定剂2）开孔剂可复合催化剂3）发泡剂°）质量份1000.5〜1.00.5〜1.03〜67〜10注：1）选用两种以上国产聚瞇多元醇组合，组合聚醯的疑值450mgKOH/g：2）均选用徳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HCFC-141b,另含水0.5~2.0份。2.2芯材制作工艺采用手工发泡或高床发泡机浇注将料液在室温下混合，在1500r/min下搅拌8〜10s,注入40°C的不锈钢模具中，使泡沫自山上升（采用浮动式顶盖，与软泡模塑工艺和同），5min后脱模，并在70°C下熟化24ho2.

6、3测试方法用扫描电镜SEM测定孔径微观形态结构；开孔率按GB10799-89方法测试；密度按GB/T6343-95方法测试；导热系数按GB3399-82方法测试；压缩强度按GB8813-88方法测试。3结果与讨论3.1芯材的三个技术要求PU-VIP芯材的制备是真空板研制的关键技术其配方实验及制作工艺为普通PU硬泡均有根本不同。PU-VIP芯材制备关键在于开孔率高、泡孔结构好、抗压性能强三点。3.1.1高开孔率与普通闭孔结构的PU唤泡（一燉闭孔率大于95%）不同，作为PU-VIP真空板芯材，要求泡沫开孔率愈高愈好，以便于抽空，从而保持真空板内的真空度。因为真

7、空板芯材中少量闭孔泡沫内的气体会缓慢逸出。木实验对平均孔径为200nm的PU-VIP芯材衣66.5Pa真空条件下的表观导热系数与泡沫开孔率的关系进行了分析，结果如图1所示。1020开孔率/%图1开孔泡沫表观导热系数与泡沫开孔率的关系由图1可见，在一定真空条件下PU-VIP表观导热系数随泡潔开孔率的提高明显下降。实验结果表明,要使PU-VIP真正具有优良的隔热性能，芯材的开孔率应大于95%以上。3丄2泡孔结构真空板封装临界真空度依赖于真空板芯材泡孔结构⑶。泡孔尺寸小，结构均匀，其封装临界真空度可相应降低。普通PU硬泡的平均孔径在300〜1000pm之间，而P

8、U-VIP芯材孔径若为300〜1000pirn,要使制成的真空板达