CFC替代技術(shù)羅振揚(yáng)2008.5CFC替代技術(shù)羅振揚(yáng)1CFC-11在聚氨酯硬泡中的作用物理發(fā)泡劑提供低的氣體熱導(dǎo)率CFC-11在聚氨酯硬泡中的作用物理發(fā)泡劑2CFC-11的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：毒性極低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氣體熱導(dǎo)率小，沸點合適。缺點：破壞臭氧層，因化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定而在大氣層中壽命長達(dá)60年。Cl·+O3—→ClO·+O2

ClO·+O—→Cl·+O2

CFC-11的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：毒性極低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氣體熱3CFC的主要替代物類別主要替代物氫氯氟烴類（HCFC）以（一氟二氯乙烷）HCFC-141b為主無氯氫氟烴類（HFC）HFC-245fa，HFC-365mfc，HFC-134a烴類碳?xì)浠衔铮℉C）環(huán)戊烷，戊烷二氧化碳（CO2）可用液態(tài)CO2或水CFC的主要替代物氫氯氟烴類（HCFC）以（一氟二氯乙烷）H4

替代發(fā)泡劑的物性指標(biāo)發(fā)泡劑CFC-11HCFC-141bHFC-245fa環(huán)戊烷CO2分子式CCl3FCH3CCl2FCF3CH2CHF2C5H10CO2相對分子質(zhì)量137.4116.913470.044沸點/℃23.832.115.349.3-78.5導(dǎo)熱系數(shù)/mW·(m·K)-18.510.112.211.516.3ODP1.00.11000GWP1.00.120.240.0010.001替代發(fā)泡劑的物性指標(biāo)分子式CCl3FCH3CCl2FC5HCFC-141b替代技術(shù)的優(yōu)缺點優(yōu)點：發(fā)泡劑毒性極低；發(fā)泡效率稍高；幾乎無設(shè)備改造費(fèi)用。缺點：沸點稍高；氣體熱導(dǎo)率較CFC-11大；發(fā)泡劑是良溶劑。HCFC-141b替代技術(shù)的優(yōu)缺點優(yōu)點：發(fā)泡劑毒性極低；發(fā)泡6HCFC-141b泡沫特點HCFC-141b常溫下是液體，沸點比CFC-11略高，發(fā)泡工藝特性與CFC-11相似，相對于氣態(tài)的HFC如HFC-134a或液態(tài)的可燃性戊烷類發(fā)泡劑來說，工藝操作上比較方便，可以在CFC-11發(fā)泡的生產(chǎn)設(shè)備上使用，無需對CFC-11發(fā)泡設(shè)備進(jìn)行改造。HCFC-141b泡沫特點HCFC-141b常溫下是液體，沸7HCFC-141b泡沫特點在所有的CFC替代候選物中，HCFC-141b的氣體熱導(dǎo)率相對較低，與泡沫的兩大主要原料多元醇和異氰酸酯相溶性好，泡沫性能與CFC-11的相近。在不增加設(shè)備的條件下可直接用HCFC-141b代替CFC-11，達(dá)到同樣密度和相近物理特性泡沫體時，HCFC-141b的用量在一般情況下約為CFC-11的90%。HCFC-141b泡沫特點在所有的CFC替代候選物中，HCF8HCFC-141b泡沫特點HCFC-141b發(fā)泡的聚氨酯硬泡導(dǎo)熱系數(shù)比CFC-11體系略高，與CFC-11減半體系相當(dāng)，經(jīng)過配方改進(jìn)后，泡沫的絕熱性能能夠做到與CFC發(fā)泡體系的相近。相對于CFC-11，HCFC-141b對冰箱內(nèi)膽材料ABS及HIPS有一定的長期溶解作用，需對塑料內(nèi)膽進(jìn)行保護(hù)。HCFC-141b泡沫特點HCFC-141b發(fā)泡的聚氨酯硬泡9HCFC-141b泡沫特點用于生產(chǎn)冰箱或冷凍柜的HCFC-141b型聚氨酯硬泡，欲達(dá)到與CFC-11系統(tǒng)料同樣的隔熱效果，泡沫體密度需提高10%左右。HCFC-141b泡沫特點用于生產(chǎn)冰箱或冷凍柜的HCFC-110幾種零ODP發(fā)泡劑的綜合性能比較項目HFC-245fa環(huán)戊烷HFC-365mfcHFC-134a物化性能不燃、沸點低、聚醚溶解度好易燃、沸點高、聚醚溶解度低可燃、沸點高、導(dǎo)熱系數(shù)低，聚醚溶解度好不燃、沸點低、聚醚溶解度低環(huán)境性能不屬VOC、GWP較高屬于VOC、GWP低不屬VOC、GWP較高不屬VOC、GWP高設(shè)備適用性基本適用、模具需低溫設(shè)備和環(huán)境需改造設(shè)備和環(huán)境需改造設(shè)備需改造、模具需低溫泡沫性能導(dǎo)熱系數(shù)低、粘接性差、高溫尺寸穩(wěn)定性較差導(dǎo)熱系數(shù)高、低溫下產(chǎn)生增塑效應(yīng)導(dǎo)熱系數(shù)低、低溫下產(chǎn)生增塑效應(yīng)導(dǎo)熱系數(shù)高、高溫尺寸穩(wěn)定性差替代性發(fā)泡劑價格高、綜合成本高發(fā)泡劑價格低、綜合成本高發(fā)泡劑價格高、改造費(fèi)用高綜合成本高幾種零ODP發(fā)泡劑的綜合性能比較物化性能不燃、沸點低、聚醚溶11水發(fā)泡技術(shù)分析

與CFC-11及環(huán)戊烷等物理發(fā)泡劑不同，水屬于化學(xué)發(fā)泡劑，在發(fā)泡過程中與異氰酸酯反應(yīng)生成脲，同時放出CO2，放出的CO2殘留在泡孔中起到發(fā)泡的作用，故在制備聚氨酯泡沫過程中可通過改變水的用量來控制放出的CO2量，而獲得不同密度的聚氨酯泡沫體。由于CO2不燃、無毒，臭氧消耗潛值(ODP)值為零且整個發(fā)泡工藝操作簡單，對工廠現(xiàn)有設(shè)備無需改造。水發(fā)泡技術(shù)分析與CFC-11及環(huán)戊烷等12全水發(fā)泡技術(shù)的缺點CO2熱導(dǎo)率較高，泡沫絕熱性能不好。全水發(fā)泡體系粘度太大，流動性能不好。CO2擴(kuò)散速度太快，泡沫尺寸穩(wěn)定性不好。全水發(fā)泡技術(shù)的缺點CO2熱導(dǎo)率較高，泡沫絕熱性能不好。13全水發(fā)泡聚醚多元醇研究進(jìn)展

DOW公司Bayer公司BASF公司Stepan公司NPU廣東科龍電器股份公司江蘇省化工研究所有限公司全水發(fā)泡聚醚多元醇研究進(jìn)展DOW公司14國內(nèi)水發(fā)泡應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)水發(fā)泡聚醚多元醇開發(fā)現(xiàn)狀

國內(nèi)全水泡沫應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)水發(fā)泡應(yīng)用現(xiàn)狀國內(nèi)水發(fā)泡聚醚多元醇開發(fā)現(xiàn)狀15適用于全水泡沫的聚醚多元醇牌號羥值/（mgKOH/g）黏度(25℃)/(mPa.s)生產(chǎn)廠家TMN350TMN450TMN500TMN700TSU350ETSU350HTPE450TAE305TSE380TNE410340~360440~460320~340230~250330~370330~370440~460440~460370~390395~425200~500200~500200~500200~5001300~20001300~20001500~3500700~1200500~6002500~4500天津第三石油化工廠GRW310GR4110GGH320GMN450280~340420~440420~440440~4601000~18002000~40002000~2800200~500上海高橋石油化工公司ZS8118ZS4305430±25430±303000~45003000~5000南京鐘山化工有限公司NE410NT330BSU450N405~425310~350400~4602000~5000≤25002500~3500山東東大化工集團(tuán)JH365EL380355~375380~4002700~30002500~3000錦化化工（集團(tuán)）公司H4620H8404H8192400~42046044025501400850南京紅寶麗股份有限公司適用于全水泡沫的聚醚多元醇牌號羥值/（mgKOH/g）黏度(16國內(nèi)全水泡沫應(yīng)用現(xiàn)狀

應(yīng)用于集中供熱管道保溫的全水發(fā)泡硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料

應(yīng)用于建筑物隔熱的全水發(fā)泡硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料

應(yīng)用于非連續(xù)法金屬夾心板聚氨酯硬質(zhì)泡沫

國內(nèi)全水泡沫應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用于集中供熱管道保溫的全水發(fā)泡硬質(zhì)聚17幾種集中供熱管道保溫用全水發(fā)泡聚氨酯硬泡的性能檢測項目（單位）指標(biāo)值Bayer公司BaythermTPPU22HK84CPP3Huntsman公司ME44204HY產(chǎn)品HB產(chǎn)品IIIIIIIIIIIIII密度/kg·m－3608681.777.967.366.873.551.872.9壓縮強(qiáng)度/kPa300550670616563562408272520剪切強(qiáng)度/kPa―460――366――265―吸水率/%106.15.94.93.05.178.862.67.1導(dǎo)熱系數(shù)/W·(m·K)－10.0330.0300.0330.0330.02850.0330.0330.0270.033閉孔率/%889493.293.896.993.893.89793.8幾種集中供熱管道保溫用全水發(fā)泡聚氨酯硬泡的性能指標(biāo)值Baye18在建筑物上應(yīng)用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料主要作為屋頂平面或坡面的防水、保溫層，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的墻壁，冷藏建筑的隔熱墻。密度在30～45kg/m3范圍。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料用于建筑保溫，主要具有以下優(yōu)點：(1)特別是在寒冷、炎熱地區(qū)的隔冷、隔熱性能優(yōu)異，節(jié)約能耗；(2)現(xiàn)場施工，成型快，工期短（1000m2/8h）；(3)使用壽命長，帶表面覆蓋層可達(dá)25年以上；(4)比強(qiáng)度高；(5)阻燃型具有良好的防火安全性；(6)重量輕。

在建筑物上應(yīng)用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料主要作為屋頂19建筑用全水發(fā)泡聚氨酯硬泡的性能檢測項目江蘇省化工研究所Bayer公司國標(biāo)建筑硬泡指標(biāo)JDPU303/ISO303JDPU303N/ISO303BaythermBJ3-5001噴涂法澆注法粘貼法或干掛法密度/kg·m－338.842.132.4≥35≥38≥40壓縮強(qiáng)度/kPa293204128≥150≥100≥150拉伸強(qiáng)度/kPa393254－≥200吸水率/%2.31.3－≤4導(dǎo)熱系數(shù)/W·(m·K)－10.02560.02510.029≤0.023線性尺寸變化率/%80℃24h0.50.4－≤2.0(48h)

－25℃24h0.20.1－3.2≤1.0(-30℃,48h)平均燃燒時間/s―27.6－≤70平均燃燒范圍/mm－19.8－≤40燃燒速率/mm/min－43.0－煙密度等級≤75建筑用全水發(fā)泡聚氨酯硬泡的性能江蘇省化工研究所Bayer公司20Dow公司的非連續(xù)法夾心板用聚氨酯硬泡VoracorCD794/VoracorCE101的性能檢測項目實測值Dow公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)密度/kg·m－347≥45閉孔率/％93≥92導(dǎo)熱系數(shù)/W·(m·K)－10.0238≤0.024壓縮強(qiáng)度/kPa210≥170尺寸穩(wěn)定性(－25℃48h)/％0.6≤1尺寸穩(wěn)定性(70℃48h)/％0.2≤1Dow公司的非連續(xù)法夾心板用聚氨酯硬泡VoracorCD721BASF展宇（中國）有限公司用于夾心板全水發(fā)泡聚氨酯硬泡CH1301/2的性能指標(biāo)樣品型號檢測項目（單位）實測值測試標(biāo)準(zhǔn)密度/kg·m－365DINENISO845彎曲強(qiáng)度/kPa650DIN53423彎曲量/mm12DIN53423壓縮強(qiáng)度/kPa300DIN53428壓縮變形率/％10DIN5342824小時吸水率（v/v）/％1.4DIN53421BASF展宇（中國）有限公司用于夾心板全水發(fā)泡聚氨酯硬泡CH22全水泡沫成本分析體系多元醇：異氰酸酯（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）滿足性能最低密度泡沫成本(質(zhì)量)泡沫成本（體積）HCFC-141b或烷烴體系1：1.1~1.235kg/m320元/kg700元/m3全水體系1：1.3~1.440kg/m320.5元/kg820元/m3

注：多元醇以16.0元/kg，MDI以24.0元/kg計。

全水泡沫按體積計算，成本較HCFC-141b體系高17%左右。全水泡沫成本分析體系多元醇：異氰酸酯滿足性能泡沫成本(質(zhì)量)23全水發(fā)泡替代技術(shù)在HCFC-141b加速淘汰過程中的作用及展望

綜上所述，全水發(fā)泡技術(shù)盡管在絕熱性能方面較其它替代技術(shù)還有一定差距，但已經(jīng)具備了在某些領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)。在中國CFC-11替代過程中沒有成為主要的替代技術(shù)之一的原因，一是性能尤其在絕熱性能方面明顯劣于HCFC-141b和烷烴發(fā)泡技術(shù)，二是在成本上和上述兩種替代技術(shù)相比也不占優(yōu)勢。因此，目前中國中小聚氨酯硬泡企業(yè)還是以HCFC-141b替代技術(shù)占主導(dǎo)地位。隨著加速淘汰HCFC-141b工作的推進(jìn)，全水發(fā)泡技術(shù)能否成為主流技術(shù)之一，關(guān)鍵在于和其它替代技術(shù)例如HFC-245fa替代技術(shù)成本比較，以及國家在建筑節(jié)能方面對泡沫性能要求的合理修訂。全水發(fā)泡替代技術(shù)