硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(RPUF)具有質(zhì)輕、絕熱性能好、比強度高、減震隔音效果好等優(yōu)良的性能因此在建筑保溫、冰箱、冷庫等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用門。上世紀(jì)60年代至今,隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展以及人類環(huán)保意識的加強,聚氨酯泡沫朔料的發(fā)泡劑種類也在不斷地增加,常見的發(fā)泡劑有氯氟烴(CFC)、氫氯氟烴(HCFC)、氫氟烴(HFC)、烷烴(HC)、水和氫氯氟烯烴(HCFO)等。
第一代發(fā)泡劑CFC-11由于會破壞大氣臭氧層,已經(jīng)被全面禁用。第二代發(fā)泡劑HCFC-141b仍然會在一定程度上破壞大氣臭氧層,也會面臨淘汰,我國將在2030年徹底禁止HCFC-141b的使用3第三代發(fā)泡劑HFC,如HFC-245fa,HFC-365mfc等,雖然不會對臭氧層產(chǎn)生破壞,但是全球變暖潛能值(GWP)很高,作為過渡性的環(huán)保型發(fā)泡劑也會逐漸被替代。CO2和烷烴的氣相熱導(dǎo)率較高,所以水或烷烴類發(fā)泡劑最突出的一個缺點就是泡沫制品的絕熱效果差。
反式-1-氯-333-三氟丙烯(HCFO-1233zd(E))是一種性能優(yōu)良的聚氨酯發(fā)泡劑,具有臭氧消耗值(ODP)為零、全球變暖潛能值(GWP)低氣相熱導(dǎo)率低、無毒等特點,是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的第四代發(fā)泡劑中最有應(yīng)用前景的替代品之一。
通過測量導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)果來看,當(dāng)HCFO-1233zd(E)的用量較大時,泡沫表現(xiàn)出更優(yōu)異的絕熱性能。通常情況,泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)由泡沫內(nèi)氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)、泡孔材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)、泡孔壁面的泡孔的輻射傳導(dǎo)系數(shù)、泡孔內(nèi)氣體的對流熱傳導(dǎo)系數(shù)所決定的。
常見的聚氨酯泡沫塑料泡孔直徑很小可以忽略不計,而泡孔壁面的泡孔的輻射傳導(dǎo)系數(shù)不可避免,且一般只在密度小于30 kg/m3時才考慮,故而泡沫的絕熱性能主要依賴于泡沫內(nèi)氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)和泡孔材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)。HCFO-1233zd(E)的氣相熱導(dǎo)率為10.2 mW/(m·K),遠(yuǎn)低于二氧化碳的氣相熱導(dǎo)率16.3 mW/(m·K)。而且HCFO-1233zd(E)與聚醚多元醇的相容性較好,發(fā)泡時的乳化和成核性能優(yōu)異,因而泡沫泡孔細(xì)密,泡孔壁更薄。同時,,發(fā)揮了主要作用所以HCFO-1233zd(E)的用量越大.泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)越小,絕熱性能越好。
對硬泡生產(chǎn)時使用的發(fā)泡劑全部為HCFO-1233zd(E)和HCFO-1233zd(E)/水混合發(fā)泡劑作比較,通過泡沫的變化可知。 當(dāng)發(fā)泡劑全部為HCFO-1233zd(E)時泡沫的泡孔分布較均勻,泡孔形狀主要以六邊形為主。泡孔孔徑分布窄,優(yōu)于HCFO-1233zd(E)/水和全水體系,這從結(jié)構(gòu)上解釋了HCFO-1233zd(E)體系硬泡的導(dǎo)熱系數(shù)低于其它體系的原因。當(dāng)發(fā)泡劑中含水時,泡沬泡孔平均尺寸變小,均勻度較好,但是泡孔形狀除了六邊形外,還有少量的五邊形。全水發(fā)泡泡沫的泡孔孔徑較大,形狀不一,此時的泡沫制品強度低,絕熱性能差。
因此,我們會發(fā)現(xiàn)隨著HCFO-1233zd(E)用量的增加,發(fā)泡過程中乳白時間減少,拉絲時間和固化時間增加。HCFO-1233zd(E)用量的減小,泡沫的壓縮強度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。泡沫絕熱性能隨HCFO-1233zd(E)用量的增加有所提高。