助劑-發(fā)泡劑種類大全

一、物理發(fā)泡劑

物理發(fā)泡劑種類較多，如脂肪烴、氯代烴、氟氯烴和二氧化碳氣體等，自20世紀50年代，一氟三氯甲烷(CFC-11)作為聚氨酯首選的發(fā)泡劑被廣泛應用，因其對大氣臭氧層有破壞作用，為了保護地球生態(tài)環(huán)境，必須禁止使用CFCS類化合物。多年來國內外一直在尋找和開發(fā)理想的替代產品，替代發(fā)泡劑除考慮發(fā)泡劑本身的性質外，一般還需要對聚醚多元醇、勻泡劑、催化劑等原料進行適當調整與改善，使配方體系達到優(yōu)化，因此物理發(fā)泡劑的關鍵在于替代產品的開發(fā)與應用研究。到目前為止，對發(fā)泡劑CFC～11的替代主要有以下四種方案。

(1)二氧化碳發(fā)泡劑

二氧化碳發(fā)泡劑有兩種，一種是異氰酸酯和水反應生成二氧化碳(水發(fā)泡)作為發(fā)泡劑，另一種是液體二氧化碳。水發(fā)泡與CFC-11相比優(yōu)點在于，二氧化碳ODP(臭氧損耗值)為零，無毒、安全、不存在回收利用問題，不需要投資改造發(fā)泡設備;缺點是發(fā)泡過程中多元醇組份粘度較高，發(fā)泡壓力與泡沫溫度都較高，泡沫塑料與基材粘接性變差，尤其是硬泡產品的熱導率高;由于二氧化碳從泡孔中擴散速度較快，而空氣進入泡孔較慢，從而影響泡沫塑料尺寸穩(wěn)定性，雖然可以通過改性有所改進，但是仍然不如CFC-11發(fā)泡材料。

目前主要用于對絕熱性要求不高的供熱管道保溫、包裝泡沫塑料和農用泡沫塑料等領域;液體二氧化碳發(fā)泡優(yōu)缺點與水發(fā)泡相同，目前主要用于聚氨酯軟泡，用于硬泡可以克服水發(fā)泡增加了異氰酸酯的消耗量、泡沫塑料發(fā)脆和與基材粘接性差等缺點。但是液體發(fā)泡要對發(fā)泡機進行改進，液體二氧化碳儲運費用增加，目前液體二氧化碳發(fā)泡技術尚在不斷研究與發(fā)展之中。

(2)氫化氟氯烴發(fā)泡劑

氫化氟氯烴(HCFC)類發(fā)泡劑，分子中含有氫，化學特性不穩(wěn)定，比較容易分解，因此其ODP要遠遠小于CFC-11，所以HCFC被當作CFC發(fā)泡劑代替代產品，在過渡時期內暫時使用，應盡可能在短時間內被無氯化合物所取代。

目前歐盟、美國、日本禁止使用HCFC類發(fā)泡劑的時間為2004年底，我國截止使用年限為2030年。目前商業(yè)上可以替代CFC-11熟的產品為HCFC-14LB，它與多元醇和異氰酸酯的相溶性好，在不增加設備的條件下可以直接用HCFC-14LB代替CFC-11，在達到同樣密度和相近的物理特性泡沫體時用量要少于CFC-11。HCFC-141B的缺陷在于原料價格較高，對某些ABS和高抗沖擊性聚苯乙烯具有溶解性，且其導熱系數比CFC-11高，因此需要得到的泡沫體密度較高，才可以達到隔熱效果。

另外一類代替CFC-11的氫化氟氯烴產品為60:40的HCFC-22/HCFC-14LB混合物，這類混合物是工業(yè)生產中常用的溶劑，生產技術成熟，價格適中，缺點在于HCFC-22/HCFC-141B體系在一般多元醇中的溶解度相對較低，加工含有HCFC-22的多元醇相對困難。另外HCFC-124的ODP值僅為HCFC-141B的1/5，允許使用年限更久，國外一些企業(yè)計劃將其用于建筑和冰箱器具泡沫中，與較高成本的氫化氟烷烴(HFC)進行競爭。

(3)烴類發(fā)泡劑

用于聚氨酯發(fā)泡劑的烴類化合物主要是環(huán)戊烷，特別是環(huán)戊烷的硬泡體系具有導熱系數較低和抗老化性能，ODP值為零等優(yōu)點，常被用于冰箱、冷庫和建筑的隔熱保溫等領域，已經成為我國硬泡CFC-11替代品的首選。

另外以正丁烷、異丁烷作為輔助發(fā)泡劑，制備環(huán)戊烷聚氨酯硬泡必須解決以下兩個問題，選用防爆設備解決環(huán)戊烷易燃、易爆的問題;采用一定措施如正戊烷、異戊烷與環(huán)戊烷一起使用，可以改善泡沫流動性，從而解決環(huán)戊烷在聚醚多元醇中溶解性差的問題。

近年來我國環(huán)戊烷的生產開發(fā)取得較大進展，以乙烯裂解副產C5為原料，經過解聚、加氫等工藝可以獲得高純度環(huán)戊烷。北京化工研究院承擔的“環(huán)戊烷產品開發(fā)”項目通過鑒定，目前國內吉林龍山化工廠、北京東方化工廠、南京紅寶麗股份有限公司等已經成功建設環(huán)戊烷生產裝置，并與國內多家著名的冰箱生產企業(yè)聯合，為其提供環(huán)戊烷型組合聚醚用作發(fā)泡材料使用。

(4)氫化氟烷烴(HFC)發(fā)泡劑

HFC類化合物ODP值為零，在軟質PU泡沫生產中是CFC-11理想的替代產品，早期的HFC類發(fā)泡劑主要是HFC-134A和HFC-152A，這兩種發(fā)泡劑具有低分子量和低沸點，達到相同密度和相近物理特性泡沫體時，用量比CFC-11用量少，并且性能比較穩(wěn)定，但是它們的缺陷在于導熱系數比較高，且在一般多元醇中的溶解度較低，加工含有HFC-134A和HFC-152A的組合聚醚相對比較困難，另外需要發(fā)泡設備以滿足加工要求。

由于這兩種產品的缺點，人們加快了新型HFC類發(fā)泡劑的研究開發(fā)工作。目前研究開發(fā)表明HFC-245FA和FC-365MFC兩個品種非常具有潛力。這兩種產品與CFC-11具有相近的特性，導熱系數與HCFC-141B在同一范圍內，其ODP值為零，毒性極低，尺寸穩(wěn)定性能好，HFC-245FA電絕緣性能優(yōu)異，缺點是沸點較低;HFC-365MFC的沸點高，但是具可燃性。

目前國內外業(yè)界一致認為上述兩種產品是理想的CFC-11的替代產品，受到特別重視，研究生產步伐迅速，國外已經進入工業(yè)化生產的階段，如2003年10月日本中央玻璃公司化學子公司建設了年產5000T的HFC-245FA裝置，2002年底索爾維公司在法國建設了年產1.5萬噸的HFC-365MFC裝置。預示著高絕緣性能、不破壞臭氧層的高性能發(fā)泡劑將在全球推廣使用。

(5)其他

近年來國外許多科研機構加快CFCS發(fā)泡劑替代品的研究工作，如日本地球環(huán)境產業(yè)技術研究機構，推出特定的新替代化合物氫化聚醚(HFE)，并開發(fā)出七種系列HFE產品，該產品不破壞臭氧層，在以水為溶劑的情況下，進行醇與氟化烯烴的反應，效果非常不錯。

另外隨著CFCS替代技術的發(fā)展，聚氨酯泡沫塑料的表面活性劑產品結構也發(fā)生很大變化。由于軟質聚氨酯發(fā)泡過程中，液態(tài)二氧化碳幾乎瞬間就會轉化成氣體，因此要求表面活性劑具有很強的成核能力，否則難以得到泡孔結構優(yōu)良的成核能力，如德國金施密特公司和美國威特科公司的表面活性劑產品均適用于液態(tài)二氧化碳發(fā)泡制軟泡聚氨酯產品等。

我國CFCS替代研究進展較快，目前大量生產HCFC-141B、HCFC-22，并借鑒國外開發(fā)經驗開發(fā)出氫化氟烷烴類發(fā)泡劑HFC-134A和HFC-152A，對高性能的HF-245FA和HFC-365MFC也進行研究開發(fā)工作;環(huán)戊烷年生產能力已經達到1萬噸，生產技術處于國際先進水平。