聚氨酯戊烷改造手册ppt课件

第一章聚氨酯概述1.1概述聚氨酯是聚氨酯的缩写。聚合物主链中包含许多重复- NHCOO -群的聚合物化合物称为聚氨酯。使用1.2硬质聚氨酯泡沫塑料的硬质聚氨酯泡沫具有强度、轻便、隔热效果、建筑方便等特点，可用作冰箱、冷冻室的隔热材料，在相同的外部尺寸条件下，玻璃纤维等用作隔热材料的有效体积要大得多，冰箱等设备的自重感也低。由于硬质聚氨酯泡沫的高强度，连接冰箱外壳和内衬之间的硬泡沫不需要其他支撑材料，因此不存在“冷桥”，确保了冰箱、冷冻室整体的良好隔热效果。这些优点，其他隔热材料无法比较。1，1.3国内外聚氨酯产业发展的近况，自1990年以来，特别是近几年，中国聚氨酯产业超过发达国家，年平均增长率超过10%，目前聚氨酯树脂年产量超过100万t，开发势头良好。自1990年以来，聚氨酯产业面临着环境保护的压力等严重挑战。氯氟烃(CFC)的替代工作使聚氨酯行业付出了巨大的成本。在过去的10年里，人们为了保护环境，耗费了很多努力和物力，以免因质量受损或成本过高而使现有产品失去竞争力。第二章，第二章聚氨酯硬泡CFC-11替代技术探讨2.1CFC-11在PU硬泡生产中的应用氯氟烃(CFC)化合物毒性低，化学性能稳定，因此长期被广泛用于发泡剂、制冷剂、清洗剂、推进剂等。聚氨酯泡沫生产一直使用CFC-11作为发泡剂，直到20世纪90年代。广泛应用于冰箱和冷冻库的箱子隔热层、冷藏车等隔热层、建筑、保管箱和管道隔热层。20世纪80年代以来，由于发现了CFC化合物对地球环境的危害，CFC-11发泡剂包含在限时停用的化学物质中。根据聚氨酯硬泡的产品及应用领域，不同国家开发了不同的CFC替代技术。3，2.2CFC对环境的影响和蒙特利尔议定书2.2.1CFC对臭氧层的影响是吸收和阻挡来自太阳的大部分紫外线的地表生态系统的天然屏障。臭氧层严重消耗的话，地球会发生大剧变。长期反复暴露紫外线会导致人体细胞内的DNA发生变化，细胞本身的恢复能力减弱，免疫功能减弱，皮肤弹性组织变性，角化，皮肤致癌，眼球白内障等。另外，农作物产量减少、海洋生态系统破坏、渔业产量减少、对动物的负面影响、对塑料产品的更多破坏等，4、CFC等卤代烃的氯原子是大气臭氧层破坏的主要原因。CFC化学稳定性好，在大气层停留了足足40 150年。被强太阳的高能紫外线分解后，CFC-11分解Cl自由基，氯原子自由基与臭氧分子反应，消耗臭氧分子。Cl是可再生的，这种自由基迅速引起臭氧和连锁反应，使一个氯原子消耗了数千个臭氧分子，破坏了臭氧层。Cl O3- cloo2cloo- ClO2控制的ODS共有8个类别，第一个类别5个(CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC，5，2.3CFC替代2.3.1CFC-11减量化方案(略)2.3.2HCFC-HFC路径(略)2.3.4HFC发泡技术HFC化合物的ODP值为0，GWP值仅为较小CFC-11的1.5%至3.0%聚氨酯硬泡的泡沫孔气体扩散速度低，泡沫的老化绝热性好。整体水炮和环戊烷等零ODP发泡等已被大量用于聚氨酯泡沫生产，但HFC仍被认为是必要的(美日路线)，尤其是液体HFC发泡的泡沫隔热性好。，6，2.3.5烷烃发泡途径(1)烷烃发泡剂的特性烷烃化合物，臭氧消耗潜值(ODP值)为零，温室效应极小，无毒，对环境的影响极小，受到了关注。戊烷发泡技术已被欧洲、亚洲等地区制造商采用。零ODP烷烃在蒙特利尔公约国际公约中满足了废除臭氧消耗物质生产和使用的要求，估计永远不会像HCFC那样被其他物质代替。7，戊烷发泡剂有三大弱点。(I)烷烃是一种易燃易挥发有机化合物(VOC)，在一定程度上和条件下可以爆炸，在CFC-11、HCFC-141b等泡沫生产线上转化为戊烷发泡剂，为了安全生产，必须大大改善现有的测量、储存和发泡设备，增加复杂的安全处理设备，严格控制操作过程，以便安全生产因此，设备成本高于液体HCFC、HFC发泡系统。(ii)戊烷在聚醚多元醇中的溶解度较低，环戊烷在其他通用硬质聚醚多元醇中的溶解度为10% 20%，正戊烷和异戊烷的溶解度只有7%以内。要逐段添加发泡剂，一般要使用特殊的、改进的多元醇和添加剂。8，(iii)烷烃的气相导热系数高，比HCFC-141b等泡沫保温性能好。但是戊烷化合物在室温下处于液体状态，资源丰富，价格低廉，泡沫设备成本高，但是产量高的工厂几年内就能收回投资。烷烃发泡剂分子量低，密度相同的泡沫所需的碳氢发泡剂量小于CFC-11。使用特殊的改良的多元醇和添加剂，在泡沫成分中，戊烷已达到一定的溶解度。改进配方的环戊烷泡沫塑料与HCFC-141b泡沫塑料具有相似的隔热性，还可以满足欧洲等地区冰箱等家电的绝热能量要求。但是戊烷泡沫冰箱的隔热性能没有达到美国1993年制定的家用电器能耗标准。9，经过多年的研究，开发出了具有更好隔热特性的低密度戊烷泡沫塑料，戊烷被许多国家的聚氨酯泡沫工厂接受，欧洲环戊烷主要用于冰箱等家电产品。(2)环戊烷发泡系统环戊烷的气相导热系数在烷烃发泡剂中最低，是聚醚多元醇中相对溶解度高、使用最多的烷烃发泡剂。硬质聚氨酯泡沫环戊烷发泡系统于1993年产业化，主要用于冰箱隔热。环戊烷的沸点比室温高，因此发泡后气泡中的一些环戊烷气体凝结，在聚氨酯基体中塑化，具有一定的膨胀效果。因此，为了达到稳定泡沫所需的最低压缩强度和隔热特性，泡沫密度比CFC-11泡沫泡沫泡沫高10%以上(冰箱隔热材料的泡沫密度为36kg/m3以上)。10，导热系数高。Bayer、ICI聚氨酯、Dow化学、南京红宝丽等公司成功开发了与CFC-11性能相似50%、约35kg/m3的泡沫最小密度的改进的环戊烷泡沫体系。目前世界上可以替代HCFC发泡剂的技术途径之一是使用环戊烷。欧洲冰箱制造商已经使用环戊烷泡沫作为冰箱隔热材料。环戊烷具有所有HCFC替代材料中单位替代成本最低的优点。其次，环境效果最好，环戊烷的臭氧消耗潜力(ODP)为零。此外，使用环戊烷时面临的主要问题安全问题也解决得很好。据中国家电协会透露，中国已经决定采用环戊烷作为HCFC发泡剂的替代品。环戊烷不仅市场广阔，而且来源也很丰富。环戊烷可通过乙烯裂解副产C5碳氢化合物的分离和加工获得。11、目前国内主要聚醚和景颇族组合物生产企业开发了环戊烷无氟键型聚醚。很多著名的大型冰箱，如Haier、kelon、xinfei，冷冻室制造商都大量使用环戊烷结合聚醚作为冰箱、冷冻室发泡原料。(3)环戊烷/低沸点烷烃发泡系统的目的是降低生产成本。例如广东科龙电气股份有限公司从1999年开始，在环戊烷-异戊烷系统的发泡性能、系统组相容性、稳定性、泡沫加速老化、泡沫加工工艺特性等方面，应用于环戊烷-异戊烷发泡结合聚醚的自行开发和冰箱生产。南京红博莱有限公司也成功开发了环戊烷-异戊烷“滴型”组聚醚。与环戊烷发泡系统相比，使用环戊烷-异戊烷发泡可减少原料用量约10%，降低发泡塑料生产成本，市场竞争力强。(4)正/异戊烷泡沫体系和其他混合泡沫体系(略)，12，2.3.6全水泡沫途径(略)，2.4国家CFC替代状态蒙特利尔公约及其修正案规定，发达国家(“第二条款”国家)应在1995年底前废除在冰箱等行业使用CFC，并。发展中国家(“第5条”国家)2010年停止使用CFC-11。美国聚氨酯冰箱泡沫行业早在1994年就禁用了CFC-11发泡剂，完全兑换了HCFC-141b，从2003年1月开始在包括聚异氰尿酸泡沫在内的PU硬泡生产中禁用了HCFC-141b发泡剂。加拿大计划在2010年禁用HCFC-141b。西欧国家到1994年底停止使用CFC-11。到1995年底，日本停止在冰箱泡沫中使用CFC-11发泡剂。在2003年底(2004年初)禁用HCFC-141b。13，当然，随着各国CFC替代工作的进行，泡沫系统的配置也在变化，一般来说，零ODP或低ODP系统(如戊烷泡沫系统或HCFC-141b)取代了CFC泡沫系统，CFC泡沫系统越来越少。2001年12月，“中国泡沫行业ODS整体阶段性废除计划”获得蒙特利尔多边基金执行委员会批准。作为行业整体淘汰计划，中国聚氨酯泡沫行业将提供多磁金5384.6万美元的补贴援助，到2010年为止，CFC-11将全部用作发泡剂。第14，3章CFC替代技术的进展和应用3.1气泡孔结构的优化聚氨酯泡沫孔结构对性能有很大影响。气泡孔由聚合物和薄壁组成，肌腱和薄壁支撑泡沫。气泡形状和大小取决于发泡条件。大部分景颇族的泡泡孔是椭圆形的。实际上，气泡孔形状是多边形，大致被认为是椭圆和圆。椭圆形孔泡沫，在与气泡上升方向平行和垂直的两个方向上性能不同的椭圆形长轴方向是泡沫上升方向，与上升方向平行的压缩强度大约是垂直方向的两倍，断裂伸长率为1/2。这表明聚氨酯硬泡的气泡各向异性。发泡时原料液流动的空腔其截面较小，发泡性上升的摩擦阻力更大，气泡拉伸程度更大。硬质聚氨酯泡沫塑料泡沫孔是孔，封闭孔。绝热硬气泡，封闭率为90%到95%。这种泡沫称为封闭式硬质泡沫。开放式气泡所占的比重在一定程度上影响了轻炮的热导率、透湿性、大小稳定性等性能。因此，开放速度(或闭合速度)是不可忽视的指标。15，硬质聚氨酯泡沫塑料的孔径对性能有影响。相同废孔率的硬泡气泡细，均匀，性能好。聚氨酯泡沫孔更薄，孔径通常小于0.25mm。3.2密度的降低是硬质聚氨酯泡沫的重要特性。密度对硬质泡沫塑料(例如强度)的其他性能有显着影响。使用对象不同，硬质泡沫密度也不同。一般环戊烷冰箱用的硬浦密度大部分为36公斤/m3，最近几年各大冰箱制造商开始使用低密度物质，硬浦密度为33-34公斤/m3，将注射量降低了10%以上。这意味着盒子里的密度。自由发泡，密度一般为21 24kg/m3。3.3强度的增加硬质聚氨酯泡沫的强度取决于它的原料、配方和结构，温度等因素对强度有一定的影响。16、硬质泡沫压力可变形。应力增加到一定值时，突然破坏，曲线中最高的值是压缩强度。在某些情况下，压缩过程中没有重要的损坏点，因此也没有明确的最大值。因此，通常将压缩强度定义为样品原始厚度的10%时的应力。密度对泡沫的压缩强度影响很大。密度增加增加压缩强度。硬质泡沫塑料的压缩强度是重要的性能指标。温度变化时，气泡内部的气体因膨胀或收缩而形成气泡内部的气体压力和外部大气压力之间的压力差。如果气泡的压缩强度小于此差压，气泡孔就会变形。假设气泡孔中的气体完全凝结，气泡墙不会超过大气压力，即0.1MPa。因此，对于实用封闭单元气泡，压缩强度必须小于0.1MPa。否则，温度变化时会发生泡沫变形。17，如上所述，硬质泡沫是各向异性泡沫。泡沫材料的应力方向不同，测量的强度不相等。泡沫上升方向受力，测量的强度值大于垂直于上升方向的值。通常是指对泡沫上升方向进行力测量的结果，除非特别说明。硬质聚氨酯泡沫塑料的强度取决于温度。温度升高，泡沫的强度就会降低。降低3.4热导率的硬质聚氨酯泡沫的重要特征之一是导热系数小、性能优良的有机隔热材料。18，硬质泡沫塑料的导热系数由以下几个因素组成：F=G S R C式的F硬泡的热导率；G气象热导率；S固相导热系数；R辐射传热导热系数；C对流换热导热系数。硬气泡孔的孔径较小，气泡孔中的气体对流传热可以忽略，硬气泡的热导率主要取决于气体相、固体和辐射传热的热导率，取决于前面三个因素。各因素所占的比重取决于硬泡原料成分、成型工艺条件，文献报道值也不一样。19，辐射传热大小与气泡墙的透明度和气泡大小相关。当硬泡密度小于30kg/m3时，孔壁变薄，辐射传热对硬泡热导率的影响较大。影响景颇族热导率的诸多因素主要与泡沫的化学成分、泡沫的空间结构、封闭率、泡沫剂品种、泡沫密度等有关。讨论了一些主要影响因素。(l)对于气泡内部气体成分密度为30 60kg/m3的轻炮，热导率大小主要取决于气泡内部气体的组成。因此，用于硬质发泡剂的发泡剂必须具备以下条件：20，气象热导率小；泡沫聚合物基体的溶解度小。通过气泡墙扩散的能力弱。发泡剂气体的热导率随化合物品种而变化。CFC-11的热导率最小，目前常用发泡剂(如HCFC-141b、环戊烷等)的热导率比CFC-11高。(2)老化气泡内的气体成分不是永恒的，气体的扩散作用导致气体成分发生变化，泡沫的热导率也发生变化。在气泡孔内，随着发泡剂气体的扩散，发泡剂气体的浓度越来越小，而空气(主要是氮和氧)的浓度则越来越大。空气的热导率很高，随着时间的推移，泡沫的热导率逐渐提高。21，由于气体扩散，硬质泡沫塑料的热导率随时间增加。这种变化过程在早期阶段更为明显，以后的变化将放缓。(3)泡沫密度硬质聚氨酯泡沫的导热系数与泡沫密度有关。CFC-11泡腾硬泡在密度大于35kg/m3左右时，随着密度的增加，导热系数增加。低于35k