HCFO-1233zd(E)在聚氨酯硬泡中的应用研究

2022-04-01 23:48

硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)具有质轻、绝热性能好、比强度高、减震隔音效果好等优良的性能因此在建筑保温、冰箱、冷库等领域都有广泛的应用门。上世纪60年代至今,随着科学和技术的发展以及人类环保意识的加强,聚氨酯泡沫朔料的发泡剂种类也在不断地增加,常见的发泡剂有氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)、氢氟烃(HFC)、烷烃(HC)、水和氢氯氟烯烃(HCFO)等。

第一代发泡剂CFC-11由于会破坏大气臭氧层,已经被全面禁用。第二代发泡剂HCFC-141b仍然会在一定程度上破坏大气臭氧层,也会面临淘汰,我国将在2030年彻底禁止HCFC-141b的使用3第三代发泡剂HFC,如HFC-245fa,HFC-365mfc等,虽然不会对臭氧层产生破坏,但是全球变暖潜能值(GWP)很高,作为过渡性的环保型发泡剂也会逐渐被替代。CO2和烷烃的气相热导率较高,所以水或烷烃类发泡剂最突出的一个缺点就是泡沫制品的绝热效果差。

反式-1-氯-333-三氟丙烯(HCFO-1233zd(E))是一种性能优良的聚氨酯发泡剂,具有臭氧消耗值(ODP)为零、全球变暖潜能值(GWP)低气相热导率低、无毒等特点,是业内公认的第四代发泡剂中最有应用前景的替代品之一。

通过测量导热系数的结果来看,当HCFO-1233zd(E)的用量较大时,泡沫表现出更优异的绝热性能。通常情况,泡沫塑料的导热系数由泡沫内气体的热传导系数、泡孔材料的热传导系数、泡孔壁面的泡孔的辐射传导系数、泡孔内气体的对流热传导系数所决定的。

常见的聚氨酯泡沫塑料泡孔直径很小可以忽略不计,而泡孔壁面的泡孔的辐射传导系数不可避免,且一般只在密度小于30 kg/m3时才考虑,故而泡沫的绝热性能主要依赖于泡沫内气体的热传导系数和泡孔材料的热传导系数。HCFO-1233zd(E)的气相热导率为10.2 mW/(m·K),远低于二氧化碳的气相热导率16.3 mW/(m·K)。而且HCFO-1233zd(E)与聚醚多元醇的相容性较好,发泡时的乳化和成核性能优异,因而泡沫泡孔细密,泡孔壁更薄。同时,,发挥了主要作用所以HCFO-1233zd(E)的用量越大.泡沫的导热系数越小,绝热性能越好。

对硬泡生产时使用的发泡剂全部为HCFO-1233zd(E)和HCFO-1233zd(E)/水混合发泡剂作比较,通过泡沫的变化可知。 当发泡剂全部为HCFO-1233zd(E)时泡沫的泡孔分布较均匀,泡孔形状主要以六边形为主。泡孔孔径分布窄,优于HCFO-1233zd(E)/水和全水体系,这从结构上解释了HCFO-1233zd(E)体系硬泡的导热系数低于其它体系的原因。当发泡剂中含水时,泡沬泡孔平均尺寸变小,均匀度较好,但是泡孔形状除了六边形外,还有少量的五边形。全水发泡泡沫的泡孔孔径较大,形状不一,此时的泡沫制品强度低,绝热性能差。

因此,我们会发现随着HCFO-1233zd(E)用量的增加,发泡过程中乳白时间减少,拉丝时间和固化时间增加。HCFO-1233zd(E)用量的减小,泡沫的压缩强度呈现先增大后减小的趋势。泡沫绝热性能随HCFO-1233zd(E)用量的增加有所提高。