HCFC—141b型組合聚醚發(fā)泡絕熱材料

李杰

【摘要】本文簡述了聚氛酯泡沫行業(yè)無氟替代進(jìn)展，介紹了采用HCFC-1416型組合聚醚的優(yōu)點(diǎn)及其物理化學(xué)性能，同時論述了太陽熱水器行業(yè)使用該組合聚醚建議的發(fā)泡工藝條件。采用HCFC-1416型組合聚醚完全可以適用太陽熱水器生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】聚氛酯 HCFC-141b 組合聚醚 太陽熱水器發(fā)泡工藝條件

3 HCFC-141b型組合聚醚性能及泡沫性能

HCFC-141b型組合聚醚物理特性、反應(yīng)狀況及其泡沫性能分別示于表1、表2、表3。

1 引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，人類活動對環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重。如氟里昂（CFCs）等對大氣臭氧層的破壞，導(dǎo)致紫外線照射增強(qiáng)并威脅到人類及其他生物的生存，是目前人類極為嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。從2005年開始，保護(hù)臭氧層進(jìn)入履約關(guān)鍵期。依照《蒙特利爾協(xié)議修正案》及國家CFC替代計(jì)劃：能產(chǎn)生破壞臭氧層的物質(zhì)到2005年削減50%、到2007年削減85%、到2010年削減到零，這是一個艱巨的任務(wù)。在聚氨酷泡沫業(yè)代替CFC-11后，對不同的泡沫采取的不同的辦法。主要的替代類型有：HCFC（氫氯氟烴）、HFC（氫氟烴）、HC（烷烴）、液態(tài)COZ或水。有替代的CFC聚氨酷泡沫發(fā)泡劑，其主要特性：如工藝性（沸點(diǎn)等）；絕熱性能（氣體熱導(dǎo)率）；是否易燃、價(jià)格、毒性，各有其優(yōu)勢和不利之處。采用聚氨酷泡沫發(fā)泡劑，除考慮本身的性質(zhì)外，還需對聚醚多元醇、勻泡劑、催化劑等原料體系進(jìn)行適當(dāng)?shù)母纳疲古浞骄郯笨徇_(dá)到優(yōu)化。在取代CFC初期，盡管有人主張一步到位，采用ODP值為零的發(fā)泡劑，如用作制冷劑已商業(yè)化的氣態(tài)HFC、有易燃易爆性的戊烷等，經(jīng)過研究，其綜合物理特性、發(fā)泡工藝特性和價(jià)格都不合理，不少泡沫廠傾向于采用對其性能了解最充分的HCFC-1416作為一種過渡的替代發(fā)泡劑。HCFC-141b常溫下是液體，沸點(diǎn)比CFC-11略高，發(fā)泡工藝特性與CFC-11相似。相對于氣態(tài)的如HFC-134a或液態(tài)的可燃性戊烷發(fā)泡劑來說，工藝操作上比較方便，可以在CFC-11發(fā)泡的生產(chǎn)設(shè)備上使用，無需對設(shè)備進(jìn)行改造。另外從泡沫塑料的物理特性方面考慮，在所有的CFC替代產(chǎn)品中，HCFC-141b的氣體熱導(dǎo)率相對較低，與泡沫的兩大主要原料多元醇和異氰酸酯相溶性好，泡沫性能與CFC-11的相近。在不增加設(shè)備的條件下HCFC-141b是太陽熱水器生產(chǎn)廠家的最佳選擇。山東東大聚合物公司從HCFC-141b體系泡沫物性、體系各組分的相容性、穩(wěn)定性、發(fā)泡加工工藝特性等方面入手，著手研制HCFC-141b系列發(fā)泡劑，并在太陽熱水器生產(chǎn)中取得了一定的應(yīng)用效果。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 主要原材料

聚醚多元醇、泡沫穩(wěn)定劑、叔胺催化劑、金屬類三聚催化劑、HCFC-141b、異氰酸酉旨

2.2 基本配方

4 對發(fā)泡工藝條件的建議

根據(jù)國內(nèi)目前的現(xiàn)狀，從組合聚醚的工藝性能和泡沫性能兩方面考慮，我們認(rèn)為太陽熱水器的發(fā)泡工藝應(yīng)具備以下條件：

4.1 溫度

環(huán)境溫度：15-35"為宜。

A、B料溫度：高壓發(fā)泡機(jī)20±2"，低壓機(jī)40±5"。

4.2 模具（夾具）

發(fā)泡過程中，應(yīng)保持水箱外桶不變形，內(nèi)桶不偏心，模具是一個很重要的因素。聚氨酯在發(fā)泡過程中產(chǎn)生的壓力為0.5-1.0Kg/cm2，水箱在承受發(fā)泡壓力時，易發(fā)生變形，這需要有內(nèi)外模具來承載壓力，模具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度。根據(jù)太陽能熱水器構(gòu)造的實(shí)際情況，可向內(nèi)桶充人壓縮空氣使內(nèi)桶承載一定的壓力。

模具溫度應(yīng)控制在40±5"，以便泡沫迅速熟化，將成型收縮率降至最小。

4.3 發(fā)泡設(shè)備

徹底淘汰原始的手工發(fā)泡方式，改用澆注機(jī)發(fā)泡，有條件的廠家可用高壓澆注機(jī)。聚氨酯發(fā)泡時，A料和B料在發(fā)泡機(jī)混合室內(nèi)停留的時間很短，一般只有幾分之一至幾秒，混合效率是一個很重要的因素。黑料和白料混合均勻，泡沫的泡孔細(xì)密、導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫效果好。

4.4 模壓泡充填

解決泡沫收縮問題的最佳方案應(yīng)是采用模壓泡填充，將目前普遍采用的多次澆注自由發(fā)泡改為一次澆注過量填充，過填充率一般為10±15%，確保在泡沫凝膠之前填滿，徹底消除凝膠之后形成的不良泡沫。

4.5 開模時間

溫度是影響熱水器開模的重要因素。溫度包括環(huán)境溫度和模具溫度。溫度高，開模時間短。太陽能熱水器發(fā)泡后一般10分鐘左右開模，在實(shí)際生產(chǎn)過程可根據(jù)溫度、過填充量、保溫層厚度適當(dāng)延長或縮短開模時間。

5 結(jié)論

實(shí)踐證明，HCFC-141b型組合聚醚具有優(yōu)異的工藝性能，極佳的制品性能，完全可以在太陽熱水器行業(yè)中推廣使用。