袁海順

（紅寶麗集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京211300）

聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料具有比強(qiáng)度高，成型密度低，操作方便等特點(diǎn)，尤其具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，成為冰箱、冷藏集裝箱等絕熱保溫行業(yè)的首選。聚氨酯硬泡的導(dǎo)熱系數(shù)由固相導(dǎo)熱率、氣相導(dǎo)熱率以及輻射對(duì)流傳熱熱導(dǎo)率三個(gè)因素構(gòu)成。氣相導(dǎo)熱則占到60～70%，固相導(dǎo)熱約占30%左右[1]。氣相導(dǎo)熱主要由泡沫內(nèi)的氣體構(gòu)成決定，即發(fā)泡劑的結(jié)構(gòu)。

蒙特利爾議定書簽署限制臭氧消耗物質(zhì)（ODS）的應(yīng)用，聚氨酯泡沫發(fā)泡劑由CFC11，HCFC141b 向戊烷，HFC，HFO 逐漸發(fā)展[2]。由于HFC 發(fā)泡劑的GWP 值較高，歐洲及日本對(duì)于其使用做出嚴(yán)格的限制。環(huán)戊烷作為聚氨酯硬泡的發(fā)泡劑的泡沫導(dǎo)熱系數(shù)較高影響冰箱的能耗。

六氟-2- 丁烯，即HFO-1336，分為順式和反式結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)的六氟-2- 丁烯物性大不相同，反式結(jié)構(gòu)的沸點(diǎn)在6～8℃，而順式結(jié)構(gòu)沸點(diǎn)在32～34℃，作為發(fā)泡劑，順式結(jié)構(gòu)的六氟-2- 丁烯更為理想一些。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

聚醚多元醇A 羥值480±15mgKOH/g，自制；聚醚多元醇B羥值360±15mgKOH/g，自制；聚醚多元醇C 羥值160±10mgKOH/g，自制；AK8805，江蘇美思德公司；復(fù)合胺類催化劑HBL-10，自制，蒸餾水，自制；環(huán)戊烷，95%，外購(gòu)；PAPI，NCO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)31.5%，進(jìn)口；六氟-2- 丁烯，試劑，進(jìn)口。

1.2 基礎(chǔ)配方

采用基礎(chǔ)配方，通過(guò)調(diào)整HBL-10 和環(huán)戊烷（CP）或六氟-2- 丁烯（HFO-1336）用量使反應(yīng)速度和自由密度相同。試驗(yàn)的基礎(chǔ)配方和反應(yīng)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)配方

1.3 手工發(fā)泡工藝

按基礎(chǔ)配方要求將除PAPI 外的所有原料混合成組合聚醚，倒入塑料杯A 中，再稱量比例量的PAPI 加入塑料杯B 中，把B 中的PAPI 快速倒入塑料杯A 中，利用機(jī)械攪拌器（轉(zhuǎn)速3000r/min）攪拌5 秒后倒入250mm*250mm*250mm 的帶溫控（控制40℃）的鋁制模具中，記錄乳白時(shí)間，纖維時(shí)間，泡沫熟化后24hrs 后測(cè)量泡沫性能。

1.4 性能測(cè)試方法

導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試：GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及相關(guān)特性的測(cè)定 防護(hù)熱板法》；泡沫密度：GB/T6343-2009《泡沫塑料及橡膠 表觀密度的測(cè)定》。

2 結(jié)果與討論

2.1 與多元醇的相容性試驗(yàn)

發(fā)泡劑與聚醚多元醇的相容性的指標(biāo)影響靜態(tài)混合器中的發(fā)泡劑與聚醚多元醇的混合效果和降低體系粘度。本試驗(yàn)對(duì)比了幾種不同聚醚中環(huán)戊烷（CP）與六氟-2- 丁烯(HFO1336)的溶解性，見(jiàn)表2。

表2 環(huán)戊烷，六氟-2- 丁烯在幾種聚醚中的溶解性

從表2 可以看出，六氟-2- 丁烯在聚醚中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CP 的溶解度，在聚酯中的溶解度低于在聚醚中的。聚醚A，B，C 在六氟-2- 丁烯含量30%以下，體系能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，透明。體系相容性非常好，粘度低，有利于與粗MDI 的混合以及泡沫的流動(dòng)。

2.2 發(fā)泡體系的反應(yīng)參數(shù)與流動(dòng)性能

流動(dòng)性能的表征主要通過(guò)流動(dòng)指數(shù)和密度分布來(lái)衡量。流動(dòng)指數(shù)是指單位重量下泡沫可流動(dòng)的長(zhǎng)度或高度。試驗(yàn)中采用周長(zhǎng)20cm 的聚乙烯軟管，控制25℃的料溫，快速混合8s，固化后測(cè)量泡沫的高度L (cm)，24hrs 后將泡沫平均切割成10 段，測(cè)其芯層密度并計(jì)算平均密度，流動(dòng)指數(shù)和分布方差。表3 中是流動(dòng)性與密度分布的測(cè)試結(jié)果。

從表3 可以看出，六氟-2- 丁烯作為發(fā)泡劑在爬升高度，流動(dòng)指數(shù)以及密度分布比環(huán)戊烷相比流動(dòng)性改善5%，密度分布更加均勻。這對(duì)于流動(dòng)性要求較高的冰箱發(fā)泡可以降低聚氨酯泡沫的使用量。

2.3 導(dǎo)熱系數(shù)

冰箱等設(shè)備能耗的降低很大程度上取決于泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)的改善。泡沫導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量是在1100mm*300mm*50mm 的模具中垂直發(fā)泡，按上中下平均取三塊進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量。表4給出了測(cè)量結(jié)果。

表3 流動(dòng)指數(shù)與密度分布測(cè)試結(jié)果

表4 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果

從表3 可以看出，使用六氟-2- 丁烯發(fā)泡的泡沫平均導(dǎo)熱系數(shù)比環(huán)戊烷要降低5%以上。

2.4 脫模性能

冰箱的生產(chǎn)效率很大程度上取決于泡沫的脫模性能，泡沫的脫模性能關(guān)系到制品的平整度，從而影響生產(chǎn)效率。脫模性能主要指標(biāo)為脫模后泡沫的膨脹量。

評(píng)估方法是：在700*500*100mm 的金屬模具中，控制模溫45±5℃，整體填充密度37.0±1.0kg/m3，脫模后測(cè)量厚度方向的最大膨脹量，膨脹量＜3.0mm 的時(shí)間為該體系的最小脫模時(shí)間。表5 給出了兩種發(fā)泡劑體系的脫模性能數(shù)據(jù)。

表5 不同發(fā)泡劑體系的脫模時(shí)間與膨脹量的關(guān)系

從表4 可以看出，六氟-2- 丁烯作為發(fā)泡劑，在相同的脫模時(shí)間下，其脫模后泡沫膨脹量明顯小于環(huán)戊烷發(fā)泡劑體系，環(huán)戊烷體系膨脹量＜3.0mm 的時(shí)間為4min，而六氟-2- 丁烯為3min。

3 結(jié)論

從上述試驗(yàn)結(jié)果和討論可得出以下結(jié)論：

（1）六氟-2- 丁烯與聚醚多元醇具有良好的相容性，以此制備的泡沫流動(dòng)性改善5%，泡沫密度分布均勻，且導(dǎo)熱系數(shù)比環(huán)戊烷改善5%以上，脫模時(shí)間縮短1min；

（2）六氟-2- 丁烯不含消耗臭氧的Cl 元素，其ODP 值為0，GWP 值＜10，沸點(diǎn)適中，是一種重要的新型聚氨酯硬泡發(fā)泡劑。