六氟- 2- 丁烯在聚氨酯硬泡中的应用研究

2020-06-22袁海顺

科学技术创新 2020年12期

袁海顺

（红宝丽集团股份有限公司，江苏南京211300）

聚氨酯硬质泡沫塑料具有比强度高，成型密度低，操作方便等特点，尤其具有较低的导热系数，成为冰箱、冷藏集装箱等绝热保温行业的首选。聚氨酯硬泡的导热系数由固相导热率、气相导热率以及辐射对流传热热导率三个因素构成。气相导热则占到60～70%，固相导热约占30%左右[1]。气相导热主要由泡沫内的气体构成决定，即发泡剂的结构。

蒙特利尔议定书签署限制臭氧消耗物质（ODS）的应用，聚氨酯泡沫发泡剂由CFC11，HCFC141b 向戊烷，HFC，HFO 逐渐发展[2]。由于HFC 发泡剂的GWP 值较高，欧洲及日本对于其使用做出严格的限制。环戊烷作为聚氨酯硬泡的发泡剂的泡沫导热系数较高影响冰箱的能耗。

六氟-2- 丁烯，即HFO-1336，分为顺式和反式结构，两种结构的六氟-2- 丁烯物性大不相同，反式结构的沸点在6～8℃，而顺式结构沸点在32～34℃，作为发泡剂，顺式结构的六氟-2- 丁烯更为理想一些。

1 实验部分

1.1 主要原料

聚醚多元醇A 羟值480±15mgKOH/g，自制；聚醚多元醇B羟值360±15mgKOH/g，自制；聚醚多元醇C 羟值160±10mgKOH/g，自制；AK8805，江苏美思德公司；复合胺类催化剂HBL-10，自制，蒸馏水，自制；环戊烷，95%，外购；PAPI，NCO 质量分数31.5%，进口；六氟-2- 丁烯，试剂，进口。

1.2 基础配方

采用基础配方，通过调整HBL-10 和环戊烷（CP）或六氟-2- 丁烯（HFO-1336）用量使反应速度和自由密度相同。试验的基础配方和反应参数见表1。

表1 基础配方

1.3 手工发泡工艺

按基础配方要求将除PAPI 外的所有原料混合成组合聚醚，倒入塑料杯A 中，再称量比例量的PAPI 加入塑料杯B 中，把B 中的PAPI 快速倒入塑料杯A 中，利用机械搅拌器（转速3000r/min）搅拌5 秒后倒入250mm*250mm*250mm 的带温控（控制40℃）的铝制模具中，记录乳白时间，纤维时间，泡沫熟化后24hrs 后测量泡沫性能。

1.4 性能测试方法

导热系数测试：GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及相关特性的测定防护热板法》；泡沫密度：GB/T6343-2009《泡沫塑料及橡胶表观密度的测定》。

2 结果与讨论

2.1 与多元醇的相容性试验

发泡剂与聚醚多元醇的相容性的指标影响静态混合器中的发泡剂与聚醚多元醇的混合效果和降低体系粘度。本试验对比了几种不同聚醚中环戊烷（CP）与六氟-2- 丁烯(HFO1336)的溶解性，见表2。

表2 环戊烷，六氟-2- 丁烯在几种聚醚中的溶解性

从表2 可以看出，六氟-2- 丁烯在聚醚中的溶解度远远大于CP 的溶解度，在聚酯中的溶解度低于在聚醚中的。聚醚A，B，C 在六氟-2- 丁烯含量30%以下，体系能够长期保持稳定，透明。体系相容性非常好，粘度低，有利于与粗MDI 的混合以及泡沫的流动。

2.2 发泡体系的反应参数与流动性能

流动性能的表征主要通过流动指数和密度分布来衡量。流动指数是指单位重量下泡沫可流动的长度或高度。试验中采用周长20cm 的聚乙烯软管，控制25℃的料温，快速混合8s，固化后测量泡沫的高度L (cm)，24hrs 后将泡沫平均切割成10 段，测其芯层密度并计算平均密度，流动指数和分布方差。表3 中是流动性与密度分布的测试结果。

从表3 可以看出，六氟-2- 丁烯作为发泡剂在爬升高度，流动指数以及密度分布比环戊烷相比流动性改善5%，密度分布更加均匀。这对于流动性要求较高的冰箱发泡可以降低聚氨酯泡沫的使用量。