全水发泡聚氨酯技术评述课件

CFC替代技术罗振扬2008.5CFC替代技术罗振扬1CFC-11在聚氨酯硬泡中的作用物理发泡剂提供低的气体热导率CFC-11在聚氨酯硬泡中的作用物理发泡剂2CFC-11的优点和缺点优点：毒性极低，化学性质稳定，气体热导率小，沸点合适。缺点：破坏臭氧层，因化学性质稳定而在大气层中寿命长达60年。Cl+O3 ClO+O2 ClO+O Cl+O2 CFC-11的优点和缺点优点：毒性极低，化学性质稳定，气体热3CFC的主要替代物的主要替代物类别主要替代物主要替代物氢氯氟烃类（HCFC）以（一氟二氯乙烷）HCFC-141b为主无氯氢氟烃类（HFC）HFC-245fa，HFC-365mfc，HFC-134a烃类碳氢化合物（HC）环戊烷，戊烷二氧化碳（CO2）可用液态CO2或水CFC的主要替代物氢氯氟烃类（HCFC）以（一氟二氯乙烷）H4 替代替代发泡泡剂的物性指的物性指标发泡泡剂CFC-11HCFC-141bHFC-245fa环戊戊烷CO2分子式CCl3FCH3 CCl2 FCF3 CH2 CHF2C5 H10CO2相对分子质量137.4116.913470.044沸点/23.832.115.349.3-78.5导热系数/mW(mK)-18.510.112.211.516.3ODP1.00.11000GWP1.00.120.240.0010.001 替代发泡剂的物性指标分子式CCl3FCH3 CCl2 FC5HCFC-141b替代技术的优缺点优点：发泡剂毒性极低；发泡效率稍高；几乎无设备改造费用。缺点：沸点稍高；气体热导率较CFC-11大；发泡剂是良溶剂。HCFC-141b替代技术的优缺点优点：发泡剂毒性极低；发泡6HCFC-141b泡沫特点HCFC-141b常温下是液体，沸点比CFC-11略高，发泡工艺特性与CFC-11相似，相对于气态的HFC如HFC-134a或液态的可燃性戊烷类发泡剂来说，工艺操作上比较方便，可以在CFC-11发泡的生产设备上使用，无需对CFC-11发泡设备进行改造。HCFC-141b泡沫特点HCFC-141b常温下是液体，沸7HCFC-141b泡沫特点在所有的CFC替代候选物中，HCFC-141b的气体热导率相对较低，与泡沫的两大主要原料多元醇和异氰酸酯相溶性好，泡沫性能与CFC-11的相近。在不增加设备的条件下可直接用HCFC-141b代替CFC-11，达到同样密度和相近物理特性泡沫体时，HCFC-141b的用量在一般情况下约为CFC-11的90%。HCFC-141b泡沫特点在所有的CFC替代候选物中，HCF8HCFC-141b泡沫特点HCFC-141b发泡的聚氨酯硬泡导热系数比CFC-11体系略高，与CFC-11减半体系相当，经过配方改进后，泡沫的绝热性能能够做到与CFC发泡体系的相近。相对于CFC-11，HCFC-141b对冰箱内胆材料ABS及HIPS有一定的长期溶解作用，需对塑料内胆进行保护。HCFC-141b泡沫特点HCFC-141b发泡的聚氨酯硬泡9HCFC-141b泡沫特点用于生产冰箱或冷冻柜的HCFC-141b型聚氨酯硬泡，欲达到与CFC-11系统料同样的隔热效果，泡沫体密度需提高10%左右。HCFC-141b泡沫特点用于生产冰箱或冷冻柜的HCFC-110几种零几种零ODP发泡泡剂的的综合性能比合性能比较项目目HFC-245fa环戊戊烷HFC-365mfcHFC-134a物化性能不燃、沸点低、聚醚溶解度好易燃、沸点高、聚醚溶解度低可燃、沸点高、导热系数低，聚醚溶解度好不燃、沸点低、聚醚溶解度低环境性能不属VOC、GWP较高属于VOC、GWP低不属VOC、GWP较高不属VOC、GWP高设备适用性基本适用、模具需低温设备和环境需改造设备和环境需改造设备需改造、模具需低温泡沫性能导热系数低、粘接性差、高温尺寸稳定性较差导热系数高、低温下产生增塑效应导热系数低、低温下产生增塑效应导热系数高、高温尺寸稳定性差替代性发泡剂价格高、综合成本高发泡剂价格低、综合成本高发泡剂价格高、改造费用高综合成本高几种零ODP发泡剂的综合性能比较物化性能不燃、沸点低、聚醚溶11水发泡技术分析水发泡技术分析 与CFC-11及环戊烷等物理发泡剂不同，水属于化学发泡剂，在发泡过程中与异氰酸酯反应生成脲，同时放出CO2，放出的CO2残留在泡孔中起到发泡的作用，故在制备聚氨酯泡沫过程中可通过改变水的用量来控制放出的CO2量，而获得不同密度的聚氨酯泡沫体。由于CO2不燃、无毒，臭氧消耗潜值(ODP)值为零且整个发泡工艺操作简单，对工厂现有设备无需改造。水发泡技术分析 与CFC-11及环戊烷等12全水发泡技术的缺点CO2热导率较高，泡沫绝热性能不好。全水发泡体系粘度太大，流动性能不好。CO2扩散速度太快，泡沫尺寸稳定性不好。全水发泡技术的缺点CO2热导率较高，泡沫绝热性能不好。13全水发泡聚醚多元醇研究进展全水发泡聚醚多元醇研究进展 DOW公司Bayer公司BASF公司Stepan公司NPU广东科龙电器股份公司 江苏省化工研究所有限公司 全水发泡聚醚多元醇研究进展 DOW公司14国内水发泡应用现状国内水发泡应用现状 国内水发泡聚醚多元醇开发现状国内水发泡聚醚多元醇开发现状 国内全水泡沫应用现状国内全水泡沫应用现状 国内水发泡应用现状 国内水发泡聚醚多元醇开发现状 15适用于全水泡沫的聚适用于全水泡沫的聚醚多元醇多元醇牌号牌号羟值/（mgKOH/g）黏度黏度(25)/(mPa.s)生生产厂家厂家TMN350TMN450TMN500TMN700TSU350ETSU350HTPE450TAE305TSE380TNE410340360440460320340230250330370330370440460440460370390395425200500200500200500200500130020001300200015003500700120050060025004500天津第三石油化工厂GRW310GR4110GGH320GMN450280340420440420440440460100018002000400020002800200500上海高桥石油化工公司ZS8118ZS430543025430303000450030005000南京钟山化工有限公司NE410NT330BSU450N40542531035040046020005000250025003500山东东大化工集团JH365EL3803553753804002700300025003000锦化化工（集团）公司H4620H8404H819240042046044025501400850南京红宝丽股份有限公司适用于全水泡沫的聚醚多元醇牌号羟值/（mgKOH/g）黏度(16国内全水泡沫应用现状国内全水泡沫应用现状 应用于集中供热管道保温的全水发泡硬质应用于集中供热管道保温的全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料 应用于建筑物隔热的全水发泡硬质聚氨酯应用于建筑物隔热的全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料 应用于非连续法金属夹心板聚氨酯硬质泡应用于非连续法金属夹心板聚氨酯硬质泡沫沫 国内全水泡沫应用现状 应用于集中供热管道保温的全水发泡硬质聚17几种集中供几种集中供热管道保温用全水管道保温用全水发泡聚氨泡聚氨酯硬泡的性能硬泡的性能检测项目（单位）指标值Bayer公司Baytherm TPPU22HK84CPP3Huntsman公司ME44204HY产品HB产品IIIIIIIIIIIIII密度/kgm3608681.777.967.366.873.551.872.9压缩强度/kPa300550670616563562408272520剪切强度/kPa460366265吸水率/%106.15.94.93.05.178.862.67.1导热系数/W(mK)10.0330.0300.0330.0330.02850.0330.0330.0270.033闭孔率/%889493.293.896.993.893.89793.8几种集中供热管道保温用全水发泡聚氨酯硬泡的性能指标值Baye18 在建筑物上应用的硬质聚氨酯泡沫塑料主要作为屋顶平面或坡面的防水、保温层，工业建筑结构的墙壁，冷藏建筑的隔热墙。密度在3045 kg/m3范围。硬质聚氨酯泡沫塑料用于建筑保温，主要具有以下优点：(1)特别是在寒冷、炎热地区的隔冷、隔热性能优异，节约能耗；(2)现场施工，成型快，工期短（1000m2/8h）；(3)使用寿命长，带表面覆盖层可达25年以上；(4)比强度高；(5)阻燃型具有良好的防火安全性；(6)重量轻。在建筑物上应用的硬质聚氨酯泡沫塑料主要作为屋顶19建筑用全水建筑用全水发泡聚氨泡聚氨酯硬泡的性能硬泡的性能检测项目江苏省化工研究所Bayer公司国标建筑硬泡指标JDPU303/ISO303JDPU303N/ISO303BaythermBJ3-5001喷涂法浇注法粘贴法或干挂法密度/kgm338.842.132.4353840压缩强度/kPa293204128150100150拉伸强度/kPa393254200吸水率/%2.31.34导热系数/W(mK)10.02560.02510.0290.023线性尺寸变化率/%80 24h 0.50.42.0(48h)2524h0.20.13.21.0(-30,48h)平均燃烧时间/s27.670平均燃烧范围/mm19.840燃烧速率/mm/min43.0烟密度等级75建筑用全水发泡聚氨酯硬泡的性能江苏省化工研究所Bayer公司20Dow公司的非公司的非连续法法夹心板用聚氨心板用聚氨酯硬泡硬泡Voracor CD794/Voracor CE101的性能的性能检测项目实测值Dow公司企业标准密度/kgm34745闭孔率/9392导热系数/W(mK)10.02380.024压缩强度/kPa210170尺寸稳定性(25 48h)/0.61尺寸稳定性(70 48h)/0.21Dow公司的非连续法夹心板用聚氨酯硬泡Voracor CD721BASF展宇（中国）有限公司用于展宇（中国）有限公司用于夹心板全水心板全水发泡聚氨泡聚氨酯硬泡硬泡CH1301/2的性能指的性能指标样品型号 检测项目（单位）实测值测试标准密度/kgm365DIN EN ISO845弯曲强度/kPa650DIN53423弯曲量/mm12DIN53423压缩强度/kPa300DIN53428压缩变形率/10DIN5342824小时吸水率（v/v）/1.4DIN53421BASF展宇（中国）有限公司用于夹心板全水发泡聚氨酯硬泡CH22全水泡沫成本分析全水泡沫成本分析体系多元醇：异氰酸酯（质量分数）满足性能最低密度泡沫成本(质量)泡沫成本（体积）HCFC-141b或烷烃体系1：1.11.235kg/m320元/kg700元/m3全水体系1：1.31.440 kg/m320.5元/kg820元/m3 注：多元醇以16.0元/kg，MDI以24.0元/kg计。全水泡沫按体全水泡沫按体积计算，成本算，成本较HCFC-141b体系高体系高17%左右。左右。全水泡沫成本分析体系多元醇：异氰酸酯满足性能泡沫成本(质量)23全水发泡替代技术在全水发泡替代技术在HCFC-141b加速淘汰过程中的作用及展望加速淘汰过程中的作用及展望 综上所述，全水发泡技术尽管在绝热性能方面较其它替代技术还有一定差距，但已经具备了在某些领域应用的基础。在中国CFC-11替代过程中没有成为主要的替代技术之一的原因，一是性能尤其在绝热性能方面明显劣于HCFC-141b和烷烃发泡技术，二是在成本上和上述两种替代技术相比也不占优势。因此，目前中国中小聚氨酯硬泡企业还是以HCFC-141b替代技术占主导地位。随着加速淘汰HCFC-141b工作的推进，全水发泡技术能否成为主流技术之一，关键在于和其它替代技术例如HFC-245fa替代技术成本比较，以及国家在建筑节能方面对泡沫性能要求的合理修订。全水发泡替代技术在HCFC-141b加速淘汰过程中的作用及展24建议密切关注国外聚氨酯界CFC替代技术进展，开展多种形式的技术交流，协助中国企业推进加速淘汰HCFC-141b工作；鼓励和支持国内科研机构和企业继续开展全水替代技术研究，开发适用的系列化聚醚多元醇和配套助剂，完善全水发泡系统技术，形成具有中国特色的HCFC-141b加速淘汰技术，满足不同领域尤其在建筑节能方面的应用要求；在推进HCFC-141b加速淘汰进程中，根据国情，适时修订聚氨酯泡沫在建筑节能应用中标准，推动全水发泡聚氨酯硬泡的应用。建议密切关注国外聚氨酯界CFC替代技术进展，开展多种形式的技25