HCFC-141b型聚氨酯組合料的研制

1、本文由【中文word文檔庫】 搜集整理。中文word文檔庫免費提供海量教學資料、行業(yè)資料、范文模板、應用文書、考試學習和社會經濟等word文檔HCFC-141b型聚氨酯組合料的研制邱志平 蘇醒 徐標 呂塑賢（江蘇省化工研究所 江蘇南京 210024）摘 要：研制了以HCFC-141b和水為發(fā)泡劑的硬泡組合聚醚，深入探討了水含量、密度、凝膠時間對導熱系數(shù)的影響，確定了最佳的配方。依此制備的硬質聚氨酯泡沫塑料具有優(yōu)異的泡孔結構、低導熱系數(shù)，其它各方面性能也達到了CFC-11體系的水平，具有廣闊的市場前景。關鍵詞：聚氨酯；硬質泡沫塑料；HCFC-141b；發(fā)泡劑；CFC替代；導熱系數(shù)聚氨酯硬質泡沫塑

2、料是目前最好的絕熱材料，廣泛應用于冰箱、冰柜、建筑、交通運輸、石油化工管道等諸方面作為絕熱保溫材料。由于其優(yōu)異的保溫性能大大減少了這些領域的能耗，而絕大部分電能是通過燃煤而獲得的，故二氧化碳的排放也減少了。因此為了進一步降低能耗，我們需要在盡量不增加保溫層泡沫的密度及保持或增加泡沫的其它物理機械性能的前提下，提高保溫層的絕熱性能。為此，我們選擇料含水量、密度和反應活性作為最佳配方的三個變量，研究這三個變量與泡沫絕熱性能之間的關系。泡沫的絕熱性能用導熱系數(shù)來表征。自從在硬質聚氨酯泡沫發(fā)泡中逐步淘汰CFC-11，HCFC-141b由于其優(yōu)良的特性而成為目前最主要的替代物之一。這些優(yōu)良特性是：合適的

3、沸點，無閃點，低易燃性，低導熱系數(shù)和泡沫的低滲透性。其它替代物如低ODP的HCFC、零ODP的HFC和烴類的物理性能均不如HCFC-141b理想，因此我們選用一個普通的HCFC-141b配方體系作為優(yōu)化配方的基礎。HCFC-141b配方體系和最優(yōu)化的配方體系均用統(tǒng)一的聚醚和異氰酸酯，僅僅改變催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、水和HCFC-141b的用量。1 實驗部分1.1 主要原料聚醚多元醇635SA，金陵石化化工二廠；HCFC-141b，常熟三愛氟化工有限責任公司；催化劑，自制；泡沫穩(wěn)定劑B8462，德國高施米特公司；交聯(lián)劑，溧陽蔣店化工廠；多異氰酸酯（PAPI），牌號44V20，拜耳公司。配方見表1。表

4、1 泡沫塑料配方原料用量（質量份）聚醚多元醇635SA93交聯(lián)劑7泡沫穩(wěn)定劑12發(fā)泡催化劑凝膠催化劑HCFC-141b3040水02異氰酸酯指數(shù)1.2 聚氨酯硬泡的制備由聚醚多元醇、交聯(lián)劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、發(fā)泡劑按配方混合，配制組合聚醚(白料)；多異氰酸酯PAPI為黑料。將組合聚醚和多異氰酸酯的溫度分別控制在21和26左右，模溫保持在40。按配方稱取黑料和白料，混合后攪拌510 s，立即倒入25cm×25cm×25cm的敞口模具中，使其自由發(fā)泡，同時依次測定乳白時間、纖維時間、不粘時間，待泡沫完全熟化后測定相關性能。2 結果與討論2.1 水的含量做一系列試驗，各配方采用

5、不同的水含量，制備HCFC-141b發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料，然后檢測它們的導熱系數(shù)（見圖1）。當然，泡沫塑料的密度也隨水含量的不同而有所差異。圖1 導熱系數(shù)與水含量的關系圖1表明在最佳水含量時，泡沫具有最小的導熱系數(shù)（0.01911 W/(m·K)）。同時，泡沫還具有最好的泡孔結構。當水含量超過最佳值時，泡沫的導熱系數(shù)就會升高，這可能是由于二氧化碳比HCFC-141b的氣體導熱系數(shù)高，并且二氧化碳與泡孔外空氣交換速率也遠遠大于HCFC-141b所導致。當水含量低于最佳值時，泡沫的導熱系數(shù)也會增加，這可能是由于水的減少導致成核中心的減少，進而泡孔變得粗大，導致泡沫的導熱系數(shù)變大。2.2 密

6、度以下研究的是在最佳水含量時密度對HCFC-141b發(fā)泡體系的泡沫的導熱系數(shù)的影響。我們設計了7種在最佳水含量下，改變HCFC-141b用量來調節(jié)泡沫密度的配方，使這7個泡沫樣品的密度范圍在3239 kg/m3之間。然后測量它們的導熱系數(shù)。圖2即是導熱系數(shù)與密度之間的關系。圖2 在最佳水含量時導熱系數(shù)與密度的關系從圖2的曲線上可看出，模塑泡沫的密度在3436.4 kg/m3之間時，泡沫具有最小的導熱系數(shù)，在0.0180.019 W/(m·K)之間。當泡沫塑料密度小于34 kg/m3時，泡沫導熱系數(shù)的增大可能是由于泡沫的低密度導致泡孔變大，而大的泡孔可使熱輻射增強；同時低密度化的泡沫基

7、體（薄的泡壁）導致的導熱系數(shù)的減小，并不能彌補前者所導致的導熱系數(shù)的增加。 kg/m3時，導熱系數(shù)的增高可能是由于隨著密度的增大，泡沫基體的導熱系數(shù)增大，同時，由于高密度時好的泡孔結構所導致的熱輻射的減少并不能彌補前者所導致的導熱系數(shù)的增加。2.3 反應活性本工作還研究了HCFC-141b發(fā)泡體系配方最佳水含量，以及最佳自由發(fā)泡密度時的凝膠時間對導熱系數(shù)的影響。我們設計了6組配方，使它的密度盡量保持在3337 kg/m3之間，僅僅通過調整催化劑的用量來得到不同凝膠時間的泡沫，凝膠時間在2534 s之間。圖3表明當凝膠時間在2630 s之間時，泡沫的導熱系數(shù)最小，在0.0180.0185 W/(

8、m·K)之間。但總體看來，反應活性對泡沫導熱性能的影響沒有前兩者明顯。圖3 導熱系數(shù)與凝膠時間的關系3 結論根據(jù)上面的實驗數(shù)據(jù)，可以確定對于不同的HCFC-141b配方來說，都有最佳的含水量、密度、反應參數(shù)，它們的確定對我們實際應用至關重要。由此試驗確定的最佳HCFC-141b配方體系，所生產的泡沫的初始導熱系數(shù)為0.0182 W/(m· kg/m3，泡沫結構均勻細膩。本工作所研制的組合料配方，原料立足于國內，工藝路線合理，性能穩(wěn)定，且HCFC-141b在國內替代使用的日期尚遠，具有廣闊的應用前景。參考文獻2 李紹雄,劉益軍.聚氨酯樹脂及其應用.北京:化學工業(yè)出版社,200

9、1Preparation of HCFC-141b Rigid Polyurethane FoamsQiu Zhiping Su Xing Xu Biao Lü Suxian(Jiangsu Institute of Chemical Industry, Nanjing 210024)Abstract: An HCFC-141b blown rigid polyurethane foam system with fine cell and lower thermal conductivity was prepared. We identified three major variab

10、les as optimization criteria, which were water level, density and reactivity. Then the relationship of each variable with respect to thermal conductivity was studied. The rigid foams have fine cell and lower thermal conductivity. The other performances of HCFC-141b rigid polyurethane foams are simil

11、ar to those based on CFC-11.Keywords: polyurethane; rigid foam; HCFC-141b; blowing agent; CFC replacement; thermal conductivity作者簡介： 邱志平 男，工程師，1997年畢業(yè)于南京理工大學化工學院，現(xiàn)工作于江蘇省化工研究所，從事聚氨酯的研究、生產及應用。蘇醒 2000畢業(yè)于南京化工大學高分子化工專業(yè)本科，現(xiàn)在江蘇省化工研究所從事聚氨酯泡沫塑料的研究、生產及應用工作。徐標 1971年2月生，江蘇揚州人。1995年7月畢業(yè)于南京化工學院化學工程系，同年8月份分配到江蘇省化工

12、研究所，一直從事聚氨酯硬泡的科研、生產及應用等工作。先后開發(fā)了全水、141b、環(huán)戊烷等無氟組合料和耐高溫（150至180）、高阻燃（氧指數(shù)28以上）、開孔泡沫、包裝泡沫、連續(xù)成型等組合料，發(fā)表學術論文十余篇?，F(xiàn)任江蘇省化工研究所聚氨酯保溫材料開發(fā)部經理。Mr. Xu Biao Born in Yangzhou, Jiangsu province in February 1971. He graduated from Nanjing University of Technology in July 1995. In the same year he joined Jiangsu Institut

13、e of Chemical Industry, where he has been involved in the research of rigid PU foam for manufacture and application. He contribute in the development of non-CFC foam techniques, including water, HCFC-141b, cyclopentane and made great achievements in. high-temperature (150-180) resistant foam, packing foam, high flame retardant foam (oxygen index28), open-cell foam and laminate