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戊烷_戊烷类化合物_环戊烷发泡剂_戊烷发泡体系配方和性能

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发表时间:2018-05-20 22:01来源:聚氨酯制品手册

  在取代氯氟烃(CFCs)的工作中,西欧主要国家对烷烃类化合物,尤其是戊烷化合物表现出兴趣,其主要观点是戊烷化合物无卤素原子,ODP值(消耗臭氧潜能值)为零,GWP值也相当小,普遍低于0.0004.目前替代CFC-11(一氟三氯甲烷)作为作为化学发泡剂的戊烷类化合物主要是正戊烷、异戊烷和环戊烷,其主要的物理性质和环保特性与CFC-11对比如下表所示。


  在戊烷类化合物中,使用最多的是环戊烷。目前,在西欧发达国家中,对环戊烷发泡提系研究比较系统、深入。最初在欧洲运输带层压板生产线上使用了环戊烷发泡剂,以后在金属夹心板以及块状泡沫体等产品中推广使用了环戊烷发泡剂,在家用电器、建筑行业等领域中的聚氨酯硬质泡沫体获得了比较广泛的应用。使用戊烷作为CFC-11替代品的主要优点如下。


  1.该类化合物不含卤素,在大气中存在寿命短,其降解半衰期为10~15h,在几天内即可被完全分解,不会消耗、破坏大气中的臭氧,ODP值(消耗臭氧潜能值)等于零。


  2.戊烷的GWP值(全球变暖潜能值)很小,仅为CFC-11的1/10000~4/10000.


  3.戊烷的沸点与CFC-11相近,故在发泡工艺条件上变动不会太大。


  4.戊烷与CFC-11相比,其相对分子质量要小约50%,使用戊烷作发泡剂,用量相对要省近一半。


  5.戊烷的气相热导率较低。使用戊烷作发泡剂,对聚氨酯硬质泡沫的绝热性能影响较小,可以满足冰箱等家电绝热性能的技术要求。


  戊烷发泡体系配方和性能列于下表


戊烷发泡体系配方和性能.png


  使用戊烷作物理发泡剂尚存在以下几方面问题。


  1.戊烷具有可燃性,在空气中的爆炸极限范围较宽,因此,在设备和生产安全方面,则需要更大投资进行设备和生产环境的改造,制定更加严格的操作规程。


  2.戊烷与普通聚醚多元醇等组分的相溶性较差,而若存在水,其相溶性则会变得更差。在这三种戊烷化合物中,相比之下,环戊烷的相溶性稍好一点。根据研究,环戊烷对羟值大于44mgKOH/g的主要类型聚醚的溶解度约为12%~19%,正戊烷和异戊烷的溶解度仅为7%。


戊烷与聚醚多元醇的互溶性对比.png


  3.戊烷易从泡沫体中逸出,对环境造成一定污染时,同时,它的燃烧、爆炸特性会对生产安全造成一定的危险。


  4.气相热导率高,估计戊烷发泡制品的能量消耗将会比CFC-11高10%左右。


  5.环戊烷的沸点稍高,当泡沫制品温度下降后,泡孔内的环戊烷气体会产生冷凝,影响泡沫体的尺寸稳定性,为此,该体系泡沫体的密度普遍较CFC-11体系要高一些。在使用环戊烷发泡剂体系制备的绝热保温材料,如电冰箱保温层等时,为避免温度降低,泡孔中戊烷凝结,与大气压力差越来越大,产生泡沫体变形的应力,用于保温层的硬泡材料的强度必须提高。通常CFC-11体系泡沫体在密度32kg/m3时,即能承受因泡孔内压力减少造成的收缩应力,而对戊烷发泡体系的聚氨酯硬质泡沫体来讲,密度必须提高至37/kgm3,才能保证泡沫体在低温下的尺寸稳定性。为此,环戊烷发泡体系泡沫体的压缩强度大于160kPa。根据经验,在戊烷发泡体系配方中,当水用量为2份时,戊烷发泡剂用量通常应小于12份,当配方中水用量为零时,戊烷用量通常应小于25份。


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