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第四代液体发泡剂:SolsticeTM 液体发泡剂(LBA)

SolsticeTM LBA(HFO-1233zd, 1-氯,3,3,3三氟丙烯)是霍尼韦尔首先推出的第四代低全球变暖潜值(GWP)发泡剂,适用于家用电器、建筑保温、冷链运输和工业保温等领域聚氨酯隔热材料的发泡,是CFC、HCFC、HFC和其它非氟碳发泡剂的最佳替代发泡剂。

(1)由霍尼韦尔公司开发出的低全球变暖潜值发泡剂SolsticeTM LBA是适用于聚氨酯发泡行业的一种能够同时满足各种工艺及环保要求的新一代发泡剂,具有高效节能、不燃、不含可挥发性有机物,低全球变暖潜值,安全环保等特点。

(2)经过不断的配方及工艺参数的优化后,以SolsticeTM LBA新一代高效节能环保发泡剂制得的聚氨酯泡沫和现有发泡剂体系(245fa和环戊烷)相比具有更为优异的导热系数和整机能耗水平,分别比相同型号的245fa以及环戊烷体系冰箱在导热系数方面降低7%(和245fa体系相比)和12%(和环戊烷体系相比),并且在整机能耗方面降低了3%(245fa)和7%(环戊烷)。

(3)SolsticeTM LBA体系泡沫具有优良的力学强度,而且和冰箱内胆及钢板外壳粘结性能良好。

(4)SolsticeTM LBA体系泡沫和环戊烷体系相比具有优异的流动性及密度分布,因此可以在环戊烷体系的基础上进一步降低注料量。

(5)SolsticeTM LBA发泡剂对HIPS材料没有侵蚀性,相容性良好。

表1 SolsticeTM LBA的典型物性
* SolsticeTM LBA对臭氧层没有损耗影响,通常认为ODP值为0,请参考: Preliminary report: Analyses of tCFP's potential impact on atmospheric ozone; Dong Wang, Seth Olsen, and Donald Wuebbles; Department of Atmospheric Sciences University of Illinois, Urbana, IL

SolsticeTM LBA化学名HFO-1233zd(E),属于氢氟烯烃。SolsticeTM LBA为无色透明液体,有轻微醚味,无可燃性,其典型物性见表1

SolsticeTM LBA毒性低, 对臭氧层没有损耗影响,通常认为ODP值为0;全球变暖潜值GWP小于5,能同时满足《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》的环保要求;没有可燃性,发泡过程无需防爆装置;沸点19℃,接近室温,操作方便,可在HFC-245fa发泡设备上直接使用;与多元醇相容性良好,气相热导率低,所发泡沫绝热性能极佳。由此可见,SolsticeTM LBA既能满足环保和安全要求,又能满足聚氨酯行业的使用要求,是现有发泡剂 的极佳替代产品。

表2 SolsticeTM LBA与现有发泡剂物性参数对比
*参照SolsticeTM LBA网站伊利诺斯大学大气科学部门Donald Wuebbles教授关于SolsticeTM LBA对臭氧层影响分析的论文。

目前在家电行业(包括冰箱、冰柜和热水器)中使用的替代HCFC-141b的发泡剂体系主要有环戊烷、245fa、245fa/环戊烷,以及少量的134a、365mfc和全水发泡体系,各有优缺点,如表2所示。需要指出的是不同发泡剂的物理性能会直接影响到最终泡沫制品的性能。

目前家电行业对发泡剂主要有以下方面的要求:

• 环保 • 低毒 • 高效 • 安全

从冰箱生产实践中我们发现,245fa从工艺角度看,具有不可燃的特性,从而无需防爆设备的投资,并且其泡沫制品具有更低的导热系数、更好的流动性、更好的强度和尺寸稳定性,但是其GWP值较高,这在将来全球日趋严格的环保要求下,必将被逐渐取代,而SolsticeTM LBA正是针对这个缺点开发出的理想的新一代发泡剂。

第三代环保型发泡剂:英诺威®3000(HFC-245fa)

霍尼韦尔英诺威发泡剂(HFC-245fa,1 ,1 ,1 ,3 ,3--五氟丙烷)是一种液态氟化碳氢化合物,作为硬质保温泡沫的发泡剂而被研发,是HCFC-141b和其它全氟及无氟烃发泡剂的替代品。HFC-245fa不燃,沸点略低于室温,臭氧消耗潜值(ODP)为零并且在美国不属于挥发性有机化合物(VOC),被认为是最有前途的新一代环保聚氨酯发泡剂。

表3 HFC-245fa和其他发泡剂的物性参数

由表中可以看出,相对现有发泡剂HCFC-141b,HFC-245fa为环保,臭氧消耗潜值为零的产品。而与环戊烷(C-pentane)和HFC-365mfc比较,HFC-245fa又不可燃,无需对现有生产设备进行防爆投资。另外HFC-245fa也不属于挥发性有机化合物。和另外一个HFC类化合物HFC-365mfc相比,又具有分子量低,发泡倍率高的优点。所以,HFC-245fa是性能优异的第三代聚氨酯发泡剂。

通过对HFC-245fa和其他发泡剂的性能评价可以看出,HFC-245fa具有良好的各项泡沫性能,优异的导热性能,尤其是低温和老化后的较低的导热系数,良好的流动性,尺寸稳定性和脱模性能;经过不断改进系统配方、优化工艺参数后,HFC-245fa作为新一代环保的第三代发泡剂,能够适宜冰箱、冷柜、板材等领域的需要。

HFC-245fa的性能优势及其应用

HFC-245fa聚氨酯发泡剂在冷藏运输中的应用

美国到2004年禁止在冰箱制造业使用HCFC-141b发泡剂,在美国典型冰箱510L的大冰箱,使用HFC-245fa的能耗接近于HCFC-141b,在所有发泡剂中,HFC-245fa提供最低的能耗,和环戊烷发泡冰箱相比有近8%的提高。

美国国内的主要冰箱厂家,如美泰克、惠而浦等已完成了用HFC-245fa替代HCFC-141b的工作;GE公司则在多年前就使用HFC-134a作冰箱发泡剂。而公司目前也正在考虑采用节能效果更佳的HFC-245fa。可以说,HFC-245fa冰箱发泡技术是美国普通采用的技术路线。我国HFC-245fa方面的研究应用也是从冰箱泡沫开始的。目前,纯HFC-245fa在国内一些大的冷柜系统及大容积冰箱里应用。采用HFC-245fa做发泡剂,保温层可以更薄,使冰箱内空间较大,且保温效果好,节能。

HFC-245fa在建筑保温中的应用
聚氨酯建筑板材聚氨酯喷涂保温体系
  • 最安全的HCFC-141b替代发泡方案,无须环戊烷的防火防爆设备
  • 唯一的不可燃的HCFC-141b喷涂替代发泡方案
  • 对板材阻燃没有负面影响
  • 对喷涂聚氨酯的阻燃没有负面影响
  • 比使用戊烷发泡的板材提高至少10%的绝热系数
  • 提高隔热效果,低温下优于HCFC-141b
  • 脱模速度提高生产效率
  • 低温下启发效果好
  • 流动性改善减少板材缺陷
  • 喷涂出方率较HCFC-141b更高
  • 减少芯密度节约聚氨酯原料

HFC-245fa发泡剂被誉为下一代中最有希望的新型环保聚氨酯发泡剂。

在大多数的情况下, HFC-245fa及其共发泡技术都比竞争的发泡剂技术的泡沫性质优越,HFC-245fa对环境的友好性决定其终将替代CFC系列和HCFC系列,成为聚氨酯发泡剂领域的主流,引用HFC-245fa在欧洲使用情况证明,HFC-245fa可以在我国推广使用。该产品的出现发展可再生资源、保护生态环境有深远意义,市场前景广阔。

HFC-245fa聚氨酯发泡剂在冷藏运输中的应用

传统冷藏集装箱行业主要采用HCFC-141b作为聚氨酯泡沫的发泡剂,但HCFC-141b对臭氧层有破坏作用,根据蒙特利尔协议,中国将从2013年开始逐步淘汰HCFC-141b。HFC-245fa是第三代环保型发泡剂,毒性低、臭氧消耗潜值为0,完全符合蒙特利尔议定书的环法规保要求。

  • 相对环戊烷,HFC-245fa发泡的冷藏集装箱漏热系数降低近10%
  • 达到同样强度条件下,芯密度和填充量都降低,节约聚氨酯原料
  • 芯密度分布均匀,整体强度好
  • 提高脱模速度提高生产效率
  • 流动性改善,填充性能改善,减少空鼓
HFC-245fa发泡剂在热水器中的应用

目前绝大数的电热水器和太阳能热水器仍采用HCFC-141b发泡剂,电热水器行业的集中度比较高,海尔、美的、AO史密斯和阿里斯顿占据60%以上的市场份额;而太阳能热水器,行业前十品牌占比接近50%,但仍数千家中小厂商。根据CFCs淘汰经验,项目改造周期一般为两年,为确保在2015年完成HCFC-141b的淘汰,因此电热水器生产厂商最迟需要在2013年确定替代方案,启动项目改造计划。针对不同的客户,霍尼韦尔提供了两个解决方案,HFC-245fa/环戊烷共混发泡和HFC-245fa/水发泡。

HFC-245fa + 环戊烷 HFC-245fa + 水
•适用于大中型企业,因为环戊烷设备的投资和维护费用比较高。 •适用于中小型企业,使用安全方便,无需高昂的环戊烷设备投资和维护费用。
•替代HCFC-141b,符合国家环保政策。 •替代HCFC-141b,符合国家环保政策。
•更好保温性能,有助于提升能效等级。 •良好的保温性能
•更好流动性,密度分布均匀,冬天加量少,可有效地降低泡沫用量,节约成本。 •更好的流动性,密度分布均匀,冬天加量少,可有效地降低泡沫用量。
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