绿色清洁环保聚氨酯发泡剂应用研究

2020-01-15舒珉

化工设计通讯 2020年2期

舒珉

（大庆油田化工集团轻烃分馏分公司戊烷精分车间，黑龙江大庆 163411）

绿色清洁环保聚氨酯发泡剂由于对环境造成较小影响的特点，在各个领域中得到了广泛的应用。无论是在冰箱领域还是在板材等领域中的应用，都得到了一致好评。使用过程中主要利用聚氨酯发泡剂芯密度、导热性能、外观等。

1 绿色清洁环保聚氨酯发泡剂的基本性能

传统的发泡剂是不溶于水的，这也就造成了传统发泡剂在无法使用时没有办法进行分解，而绿色清洁环保聚氨酯发泡剂及其系列产品都是可以以任意比溶于水的，形成无色或者浅黄色的溶液。再加上绿色清洁环保聚氨酯发泡剂本身的物理性质和其他性能都比较稳定，在其他的聚醚体系中能够获得较好的相容性，因此，不存在废弃的发泡剂无法分解或者处理的情况。而且绿色清洁环保聚氨酯发泡剂与其让物质发生反应生成的白料的保质期大多都大于或者等于六个月，产生的其他物质也只是二氧化碳，不存在其他有害气体的排放，可以说是安全、无公害的发泡剂。其中最具代表性的产品是CFA8，可以说这是最具环保的发泡剂，并且储存起来比较方便、运输也安全便捷。

绿色清洁环保聚氨酯发泡剂与水不同，虽然与聚酸酯发生反应都能够产生二氧化碳气体而发泡，但是水消耗的聚酸酯更多一点。而且CFA8在于聚酸酯发生化学反应的时候还会形成新的聚合物，消耗的聚酸酯也更少一点，这种不同主要表现在与一定比例的物理发泡剂混合使用时，CFA8能降低物理发泡剂的导热系数，从而散发出比水反应更少的热量。

2 绿色清洁环保聚氨酯发泡剂的应用前景

绿色清洁环保聚氨酯发泡剂在可持续发展经济的背景下具有广泛的应用范围，现在主要以CFA8为例。CFA8是一种新型的化合物，能够应用在众多领域中，比如喷涂、冰箱冰柜以及连续线板材等。

2.1 喷涂应用

将阻燃剂、硅油、催化剂、水、聚醚多元醇等多种物质按照规定的比例进行混合，分别配制组合料1 000kg，并用GracoA-25喷涂机进行喷入作对比实验，比较绿色清洁环保聚氨酯发泡剂和其他普通的发泡剂充当喷涂料时有哪些不同。首先环保清洁型的发泡剂样品表面整洁、平整，没有发现有任何烧芯、开裂的现象，即使将其长期放置在露天环境中，表面也没有任何的开裂或者收缩现象。而且导热性能系数也大幅度下降，这对与喷涂料来说具有极大的优势，符合国家指定的标准。但是其他普通发泡剂制作的喷涂料则很容易发生开裂、表面粗糙不平的现象，导热系数也较大，没有达到理想预期的结果。因此，可见绿色清洁环保聚氨酯发泡剂无论是单独使用还是将其与其他物理发泡剂混合使用都能够满足要求和标准。

2.2 冰箱应用

在相同条件下，利用绿色清洁环保聚氨酯发泡剂制作的产品与其他普通发泡剂制作的产品相比更能在冰箱环境中与环戊烷混合使用，降低泡沫的导热系数，改善冰箱中泡沫的保温性能，使得冰箱在使用过程中能更省电，实现资源保护的目标，为实现经济的可持续发展做出重大贡献。

2.3 连续板材的应用

利用绿色环保清洁聚氨酯发泡剂生产的板材表面更为平整、没有褶皱、没有气泡，这对于板材更好的使用提供了基础，且提高了板材的使用价值。

3 各种发泡剂的对比

3.1 烷烃类

烷烃类发泡剂的ODP 普遍较小，大部分为零，且GWP也很小，对环境的影响比较小，加上易分解，不会对环境造成实质性的伤害和影响，通常作为环保型的发泡剂。目前，主要有正戊烷、环戊烷和异戊烷三种烷烃类的发泡剂应用在冰箱领域。由于这些发泡剂的气相导热率比较高，所以制备的聚氨酯泡沫塑料隔热板的保温效果也比较好，能够对冰箱中的冷空气进行保温，而不用再次进行冷空气的制造，有效的降低了电能的使用和耗用。其次，这些烷烃类的发泡剂与聚醚多元醇的相容性较好，能够应用在聚氨酯泡沫塑料中，能够大幅度降低产品成本。环戊烷制备的泡沫导热性能比较好，可以适当加上该种发泡剂进行导热性能的改善和调试。戊烷类的发泡剂具有易燃易爆的特征，因此，相关工作人员在使用的过程中要谨慎小心搬运和运输，避免由于碰撞发生危险，由于这个特性，在冰箱生产线发泡设备的安装中要进行防爆设备的安装，减少事故发生的可能。总体来说，在冰箱领域中，环戊烷技术已经变得十分成熟，但是还存在很多不足，需要经过不断地改善优化配方，使得泡沫的绝热性能以及冰箱整体的耗能达到理想化的状态和水平。

3.2 氢氟烷烃类发泡剂

提到氢氟烷烃类的发泡剂，首先想到的是气态下的HFC-134a 和HFC-152a。但是这两种气态物质由于气相导热性能并不高，不便储备和运输以及生产出来的设备需要改进等特点并没有像烷烃类发泡剂那样得到广泛的使用和应用。而在氢氟烷烃类发泡剂种类下的液态HFC-254fa 和HFC-356mfc 这两种物质由于拥有较低的气相导热性能和较好的相容性，以及环保的特点，应用范围相较于上述两种气态物质比较广泛。在制作泡沫板的过程中，这两种液态的物质制作出来的泡沫板孔均匀细密，达到了使用者的要求和标准，但是采用气态制作出来的泡沫板还需要通过优化配方的方法来改善泡沫的绝热性能。同时这两种液态的物质能够较为方便在室内环境下进行操作，没有较高的要求。且具有GWP较小、不可燃、无毒等特质，使得制作出来的泡沫板更稳定、黏性结构更好。所以HFC-254fa和HFC-356mfc的使用范围更广泛、前景更明朗也是有原因的。但是与环烷烃类的发泡剂相比，这两种液态物质的价格相对比较高，产生的成本费用也比较高。综合考虑下来，还是环烷烃的发泡剂比较受欢迎，能够有效降低生产成本且符合环保发展以及可持续发展的要求。

3.3 第四代发泡剂

环烷烃发泡剂、液态的氢氟烷烃类发泡剂以及液态的氢氟烷烃类发泡剂都是各有各的优点、各有各的缺点，为了将这些发泡剂在综合能耗、环保、安全以及成本四个方面的优点都结合在一起，专业人员制造出了ODP 和GWP 均为零且不燃、无毒、成本低的第四代发泡剂。这种发泡剂被广泛应用在美的、惠而浦以及海尔等公司冰箱的生产中，由于其优势特征的存在，未来会得到更加广泛的应用。这类发泡剂的使用能够有效较低温室气体的产生以及其他对环境变化产生的影响。目前来说主要有两种类型的第四代发泡剂：气态的四氟丙烯和液态的三氟丙烯（简称GBA 和LBA）。现阶段，LBA 的毒性测试已经完成，无毒、拥有较高的强度和尺寸稳定性，因此已经获得在冰箱隔热泡沫、建筑泡沫保温和其他领域的使用权限。

综上所述，无论是何种发泡剂都体现出国民的环保意识，企图通过使用环保材料降低对环境的影响、降低生产成本，保持经济的可持续发展。但是目前国内对于绿色清洁环保聚氨酯发泡剂的使用和生产技术水平与其他发达国家相比还有一定的差距，相关的研发人员应该加快科研力度，保持高效的自主创新能力，力求形成我国独特的发泡剂品牌，为保护地球环境做出一份贡献。