綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑應(yīng)用研究

舒 珉

（大慶油田化工集團(tuán)輕烴分餾分公司戊烷精分車間，黑龍江大慶 163411）

綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑由于對(duì)環(huán)境造成較小影響的特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是在冰箱領(lǐng)域還是在板材等領(lǐng)域中的應(yīng)用，都得到了一致好評(píng)。使用過程中主要利用聚氨酯發(fā)泡劑芯密度、導(dǎo)熱性能、外觀等。

1 綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑的基本性能

傳統(tǒng)的發(fā)泡劑是不溶于水的，這也就造成了傳統(tǒng)發(fā)泡劑在無(wú)法使用時(shí)沒有辦法進(jìn)行分解，而綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑及其系列產(chǎn)品都是可以以任意比溶于水的，形成無(wú)色或者淺黃色的溶液。再加上綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑本身的物理性質(zhì)和其他性能都比較穩(wěn)定，在其他的聚醚體系中能夠獲得較好的相容性，因此，不存在廢棄的發(fā)泡劑無(wú)法分解或者處理的情況。而且綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑與其讓物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成的白料的保質(zhì)期大多都大于或者等于六個(gè)月，產(chǎn)生的其他物質(zhì)也只是二氧化碳，不存在其他有害氣體的排放，可以說是安全、無(wú)公害的發(fā)泡劑。其中最具代表性的產(chǎn)品是CFA8，可以說這是最具環(huán)保的發(fā)泡劑，并且儲(chǔ)存起來(lái)比較方便、運(yùn)輸也安全便捷。

綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑與水不同，雖然與聚酸酯發(fā)生反應(yīng)都能夠產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w而發(fā)泡，但是水消耗的聚酸酯更多一點(diǎn)。而且CFA8在于聚酸酯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的時(shí)候還會(huì)形成新的聚合物，消耗的聚酸酯也更少一點(diǎn)，這種不同主要表現(xiàn)在與一定比例的物理發(fā)泡劑混合使用時(shí)，CFA8能降低物理發(fā)泡劑的導(dǎo)熱系數(shù)，從而散發(fā)出比水反應(yīng)更少的熱量。

2 綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑的應(yīng)用前景

綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑在可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的背景下具有廣泛的應(yīng)用范圍，現(xiàn)在主要以CFA8為例。CFA8是一種新型的化合物，能夠應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中，比如噴涂、冰箱冰柜以及連續(xù)線板材等。

2.1 噴涂應(yīng)用

將阻燃劑、硅油、催化劑、水、聚醚多元醇等多種物質(zhì)按照規(guī)定的比例進(jìn)行混合，分別配制組合料1 000kg，并用GracoA-25噴涂機(jī)進(jìn)行噴入作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑和其他普通的發(fā)泡劑充當(dāng)噴涂料時(shí)有哪些不同。首先環(huán)保清潔型的發(fā)泡劑樣品表面整潔、平整，沒有發(fā)現(xiàn)有任何燒芯、開裂的現(xiàn)象，即使將其長(zhǎng)期放置在露天環(huán)境中，表面也沒有任何的開裂或者收縮現(xiàn)象。而且導(dǎo)熱性能系數(shù)也大幅度下降，這對(duì)與噴涂料來(lái)說具有極大的優(yōu)勢(shì)，符合國(guó)家指定的標(biāo)準(zhǔn)。但是其他普通發(fā)泡劑制作的噴涂料則很容易發(fā)生開裂、表面粗糙不平的現(xiàn)象，導(dǎo)熱系數(shù)也較大，沒有達(dá)到理想預(yù)期的結(jié)果。因此，可見綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑無(wú)論是單獨(dú)使用還是將其與其他物理發(fā)泡劑混合使用都能夠滿足要求和標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 冰箱應(yīng)用

在相同條件下，利用綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑制作的產(chǎn)品與其他普通發(fā)泡劑制作的產(chǎn)品相比更能在冰箱環(huán)境中與環(huán)戊烷混合使用，降低泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)，改善冰箱中泡沫的保溫性能，使得冰箱在使用過程中能更省電，實(shí)現(xiàn)資源保護(hù)的目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

2.3 連續(xù)板材的應(yīng)用

利用綠色環(huán)保清潔聚氨酯發(fā)泡劑生產(chǎn)的板材表面更為平整、沒有褶皺、沒有氣泡，這對(duì)于板材更好的使用提供了基礎(chǔ)，且提高了板材的使用價(jià)值。

3 各種發(fā)泡劑的對(duì)比

3.1 烷烴類

烷烴類發(fā)泡劑的ODP 普遍較小，大部分為零，且GWP也很小，對(duì)環(huán)境的影響比較小，加上易分解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成實(shí)質(zhì)性的傷害和影響，通常作為環(huán)保型的發(fā)泡劑。目前，主要有正戊烷、環(huán)戊烷和異戊烷三種烷烴類的發(fā)泡劑應(yīng)用在冰箱領(lǐng)域。由于這些發(fā)泡劑的氣相導(dǎo)熱率比較高，所以制備的聚氨酯泡沫塑料隔熱板的保溫效果也比較好，能夠?qū)Ρ渲械睦淇諝膺M(jìn)行保溫，而不用再次進(jìn)行冷空氣的制造，有效的降低了電能的使用和耗用。其次，這些烷烴類的發(fā)泡劑與聚醚多元醇的相容性較好，能夠應(yīng)用在聚氨酯泡沫塑料中，能夠大幅度降低產(chǎn)品成本。環(huán)戊烷制備的泡沫導(dǎo)熱性能比較好，可以適當(dāng)加上該種發(fā)泡劑進(jìn)行導(dǎo)熱性能的改善和調(diào)試。戊烷類的發(fā)泡劑具有易燃易爆的特征，因此，相關(guān)工作人員在使用的過程中要謹(jǐn)慎小心搬運(yùn)和運(yùn)輸，避免由于碰撞發(fā)生危險(xiǎn)，由于這個(gè)特性，在冰箱生產(chǎn)線發(fā)泡設(shè)備的安裝中要進(jìn)行防爆設(shè)備的安裝，減少事故發(fā)生的可能?？傮w來(lái)說，在冰箱領(lǐng)域中，環(huán)戊烷技術(shù)已經(jīng)變得十分成熟，但是還存在很多不足，需要經(jīng)過不斷地改善優(yōu)化配方，使得泡沫的絕熱性能以及冰箱整體的耗能達(dá)到理想化的狀態(tài)和水平。

3.2 氫氟烷烴類發(fā)泡劑

提到氫氟烷烴類的發(fā)泡劑，首先想到的是氣態(tài)下的HFC-134a 和HFC-152a。但是這兩種氣態(tài)物質(zhì)由于氣相導(dǎo)熱性能并不高，不便儲(chǔ)備和運(yùn)輸以及生產(chǎn)出來(lái)的設(shè)備需要改進(jìn)等特點(diǎn)并沒有像烷烴類發(fā)泡劑那樣得到廣泛的使用和應(yīng)用。而在氫氟烷烴類發(fā)泡劑種類下的液態(tài)HFC-254fa 和HFC-356mfc 這兩種物質(zhì)由于擁有較低的氣相導(dǎo)熱性能和較好的相容性，以及環(huán)保的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍相較于上述兩種氣態(tài)物質(zhì)比較廣泛。在制作泡沫板的過程中，這兩種液態(tài)的物質(zhì)制作出來(lái)的泡沫板孔均勻細(xì)密，達(dá)到了使用者的要求和標(biāo)準(zhǔn)，但是采用氣態(tài)制作出來(lái)的泡沫板還需要通過優(yōu)化配方的方法來(lái)改善泡沫的絕熱性能。同時(shí)這兩種液態(tài)的物質(zhì)能夠較為方便在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行操作，沒有較高的要求。且具有GWP較小、不可燃、無(wú)毒等特質(zhì)，使得制作出來(lái)的泡沫板更穩(wěn)定、黏性結(jié)構(gòu)更好。所以HFC-254fa和HFC-356mfc的使用范圍更廣泛、前景更明朗也是有原因的。但是與環(huán)烷烴類的發(fā)泡劑相比，這兩種液態(tài)物質(zhì)的價(jià)格相對(duì)比較高，產(chǎn)生的成本費(fèi)用也比較高。綜合考慮下來(lái)，還是環(huán)烷烴的發(fā)泡劑比較受歡迎，能夠有效降低生產(chǎn)成本且符合環(huán)保發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展的要求。

3.3 第四代發(fā)泡劑

環(huán)烷烴發(fā)泡劑、液態(tài)的氫氟烷烴類發(fā)泡劑以及液態(tài)的氫氟烷烴類發(fā)泡劑都是各有各的優(yōu)點(diǎn)、各有各的缺點(diǎn)，為了將這些發(fā)泡劑在綜合能耗、環(huán)保、安全以及成本四個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)都結(jié)合在一起，專業(yè)人員制造出了ODP 和GWP 均為零且不燃、無(wú)毒、成本低的第四代發(fā)泡劑。這種發(fā)泡劑被廣泛應(yīng)用在美的、惠而浦以及海爾等公司冰箱的生產(chǎn)中，由于其優(yōu)勢(shì)特征的存在，未來(lái)會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。這類發(fā)泡劑的使用能夠有效較低溫室氣體的產(chǎn)生以及其他對(duì)環(huán)境變化產(chǎn)生的影響。目前來(lái)說主要有兩種類型的第四代發(fā)泡劑：氣態(tài)的四氟丙烯和液態(tài)的三氟丙烯（簡(jiǎn)稱GBA 和LBA）。現(xiàn)階段，LBA 的毒性測(cè)試已經(jīng)完成，無(wú)毒、擁有較高的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，因此已經(jīng)獲得在冰箱隔熱泡沫、建筑泡沫保溫和其他領(lǐng)域的使用權(quán)限。

綜上所述，無(wú)論是何種發(fā)泡劑都體現(xiàn)出國(guó)民的環(huán)保意識(shí)，企圖通過使用環(huán)保材料降低對(duì)環(huán)境的影響、降低生產(chǎn)成本，保持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)于綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑的使用和生產(chǎn)技術(shù)水平與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距，相關(guān)的研發(fā)人員應(yīng)該加快科研力度，保持高效的自主創(chuàng)新能力，力求形成我國(guó)獨(dú)特的發(fā)泡劑品牌，為保護(hù)地球環(huán)境做出一份貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綠色清潔環(huán)保聚氨酯發(fā)泡劑是一種全新的發(fā)泡劑，其環(huán)保性能是無(wú)法挑剔的但同時(shí)也并非十分完美。除了能夠保護(hù)環(huán)境、生產(chǎn)成本低、無(wú)毒、不易燃易爆等優(yōu)點(diǎn)外，還存在著運(yùn)輸不便等缺點(diǎn)。對(duì)此還要進(jìn)行不斷的研究和完善，以獲得不錯(cuò)的應(yīng)用效果，改善氣候變化，保護(hù)人類賴以生存的地球。