文档介绍：冰箱用环戊烷组合聚醚的研制
摘要:通过对几种泡沫稳定剂和国产聚醚进行全面试验筛选,研制开发的环戊烷组合聚醚体系具有互溶性良好,不分层,流动性优良及泡孔结构细腻等特点。用于冰箱泡沫的主要性能指标: kg/m3,最大和最小芯密度偏差Δρmax kg/m3,压缩强度(10%)170 kPa, W/(m·K),%,结果表明:5106环戊烷组合聚醚完全满足家电等产品的生产。
关键词:聚氨酯;硬质泡沫塑料;环戊烷;发泡剂;组合聚醚
1 前言
经过人们十多年不懈努力,在替代技术领域相继开发出削减50%CFC-11、低ODP值及零ODP值的替代技术及产品,并有多种发泡剂问世,这些产品在许多行业已获得广泛应用(见表1),事实证明,这种逐步替代方案的成功实施已经对环境发挥了十分有益的影响。
表1 常用发泡剂的性能
发泡剂种类
沸点/℃
闪点
ODP
特点
主要用途
CFC
(氯氟烃)
氟里昂-11
无
1
环境不友好
隔热性能优良
加工性能优良
安全性优良
家电、建筑、石化、管道
HCFC
(氢化氯氟烃)
141b
32
无
环境基本友好
隔热性能良好
加工性能良好
安全性良好
家电、建筑、石化、管道
142b
-
有
22
-
无
22/142b
-28
无
HC
(碳氢化合物)
正戊烷
36
有
0
环境友好
隔热性能一般
加工性能良好
安全差
家电
异戊烷
28
有
0
环戊烷
49
有
0
HFC
(氢氟烃)
152a
-
有
0
环境友好
隔热性能优良
成本较高
安全性尚可
(国内尚未商品化)
134a
-
无
0
134a/152a
-26
无
0
365mfc
40
有
0
365mfc/227
24
无
0
245fa
15
无
0
H2O
CO2
无
0
环境友好
隔热性能较差
加工性能一般
安全性优良
建筑、石化、管道
在低ODP值产品开发中人们首先将目标锁定在与CFC-11各项特性十分接近的氢化氯氟烃HCFC-141b发泡剂上,开发出的产品在家电、建筑等行业已普遍使用,然而由于它的臭氧消耗能力不完全为零(),HCFC-141b最终仍会被取代。但为更快淘汰CFC,修正后的蒙特利尔协议规定HCFC-141b在发达国家于2003年淘汰,而发展中国家可延至2040年。尽管如此,加速开发零ODP值聚氨酯替代发泡技术一直是人们努力的方向,从HCFC-141b过渡到零ODP值目前有两类替代技术:一类是氢氟烃即HFC类化合物,其中HFC-245fc和HFC-365mfc已有许多配方开发但由于成本等原因仍未大规模商品化[1,2],另一类则为烃类物质,目前主要是戊烷系列,尽管戊烷系列易燃、易爆,本身又属管制的挥发性有机物(VOC),但由于戊烷系列具有极好的环境性能、价廉、易得,在欧美均已普及,在家电行业已成为目前全无氟产品中唯一主导产品[3~5]。中国作为世界冰箱、冰柜的第一生产大国为保护大气臭氧层,在多边基金资助下国内冰箱、冰柜生产线的改造基本完成,从而具备使用环戊烷的基本条件,因此积极开发推广国产环戊烷组合聚醚产品已十分必要。
环戊烷属烃类化合物,其主要物理性质如表2所示。它本身易燃、易爆,除生产场所及相关设备须采取安全措施外,在配方体系的开发时必须解决以下关键技术:
表2 环戊烷与含氟常用发泡剂的主要物性比较
发泡剂
环戊烷
CFC-11
HCFC-141b
分子式
C5H10
CC1F3
12F
相对分子质量
沸点/℃
密度/g·cm-3(20℃)
蒸汽压(20℃)/kPa
蒸汽导热率(25℃)/ mW·(m·K)-1
12
互溶性问题。环戊烷是弱极性化合物,在大多数聚醚多元醇中溶解差,易分层。
泡沫隔热性能与CFC-11、HCFC-141b体系相比差。环戊烷气相导热系数大于CFC-11、HCFC-141b,因此需对体系优化筛选使泡孔均匀、细腻。
环戊烷常压沸点为49 ℃,作为发泡剂其沸点偏高,发泡后泡沫容易收缩、尺寸不稳定。
2 环戊烷体系组合料研制
主要原料
聚醚A 羟值 460±20 mgKOH/g,水分≤%,粘度3200±100