CN103265718A - 一种聚氨酯泡沫发泡剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚氨酯泡沫发泡剂，所述发泡剂包括摩尔百分比为0.1%～90%的三氟碘甲烷CF₃I和摩尔百分比为10%～99.9%的环戊烷c-C5，优选地，包括摩尔百分比为10%～33%的三氟碘甲烷和摩尔百分比为67%～90%的环戊烷；本发明聚氨酯泡沫发泡剂具有热绝缘性能好，沸点温度接近室温，低可燃性的特点，特别适用于聚氨酯泡沫体的硬化发泡或者软化发泡，且能用于整体发泡。

Description

一种聚氨酯泡沫发泡剂

技术领域

本发明涉及聚氨酯泡沫体技术领域，具体涉及一种聚氨酯泡沫发泡剂。

背景技术

随着国家标准对家用制冷设备（电冰箱、冷柜等）能效要求逐步提高，如何提高制冷装置的能效等级，成为行业内都在关注的问题。其中，通过改善保温层来降低导热系数以提高绝热效果是一种快而有效的途径。导热系数是衡量聚氨酯硬泡绝热保温性能的重要指标，它直接影响冰箱、板材等制成品的保温效果和能耗。聚氨酯硬泡热量的传递途径：1）由气体进行的，约占总量的50%；2）由聚氨酯基体进行的，约占总量的20%；3）由辐射传递的，约占总量的30%。因此，降低泡沫中气体的导热系数，可以有效的降低泡沫保温层整体的导热系数。

在考虑导热系数的同时，必须兼顾发泡剂自身的沸点温度，因为在发泡过程中，若发泡剂的沸点较低，汽化速度快，会产生泡沫表面发酥发脆，粘接性能差等的现象，而且由于沸点低，发泡料在出发泡机枪头时就已发泡，从而导致发泡料粘度过大，影响了泡沫在冰箱或板材内的流动，使得发泡效果变差。若发泡剂的沸点较高，泡沫的泡孔内压在常温下呈现负值，从而对泡孔壁有一定溶胀作用，而对泡沫的尺寸稳定性产生负面影响。

在选择发泡剂过程中，为满足耗能、可燃性、成本以及环保要求，聚氨酯泡沫发泡剂由1,1-二氯-1-氟乙烷（"141b"）过渡到环戊烷类。当仅使用141b这一种发泡剂时，虽然满足了耗能、可燃性及成本要求，但其环保性能存在缺陷，ODP=0.12，在大气中存留时间9.3年，只能作为CFC的过渡性替代物。环戊烷的ODP=0，GWP=0，环保性能优异；标准沸点温度为49.3℃，不会过早气化；价廉易得。但由于其自身的导热系数在120mw/(m·k)左右，热绝缘性能差，不利于产品节能应用。

三氟碘甲烷CF₃I的ODP≤0.018,GWP＜1，环保性能优异，而且在常温范围（0～35℃）内平均气相导热系数为6.7mw/(m·k)，导热系数小，热绝缘性优异；但其标准沸点温度为-21.9℃，在发泡过程中容易过早气化，而且考虑成本等原因，不可能只用CF₃I一种工质作为发泡剂。

因此，需要一种既有环戊烷类发泡剂的优秀环保性能，还具有141b的低导热系数的发泡剂。克服141b及环戊烷类在ODP、GWP、导热系数及沸点温度等性能方面的缺陷，三氟碘甲烷CF₃I是一个比较理想的选择。综合考虑成本因素，三氟碘甲烷CF₃I与环戊烷的共混物兼顾两者的优点。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种聚氨酯泡沫发泡剂，具有热绝缘性能好，沸点温度接近室温，低可燃性的特点，特别适用于聚氨酯泡沫体的硬化发泡或者软化发泡，且能用于整体发泡。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚氨酯泡沫发泡剂，所述发泡剂包括摩尔百分比为0.1～90%的三氟碘甲烷CF₃I和摩尔百分比为10～99.9%的环戊烷c-C5。

所述三氟碘甲烷CF₃I的摩尔百分比为10～33%，所述环戊烷c-C5的摩尔百分比为67～90%。

本发明聚氨酯泡沫发泡剂通过环戊烷c-C5和三氟碘甲烷CF₃I的共混，克服了仅使用其中任一种时的缺陷。相对于仅使用环戊烷烷c-C5，加入相对少量的三氟碘甲烷CF₃I可明显降低泡沫材料的导热系数，显著提高热绝缘性能，降低环戊烷的沸点温度，有利于泡沫尺寸的稳定。环戊烷与CF₃I共混物的标准沸点温度介于二者的标准沸点温度之间，可以根据沸点要求，调节混合比例，改善发泡剂的沸点。同时利用环戊烷c-C5低GWP（仅为CFC-11的1/10000～4/10000）和ODP=0的优异环保性能。其它优点包括改善环戊烷的可燃性，提高在原料如聚酯多元醇中的溶解度，降低共混物饱和气相密度等。

附图说明

附图为本发明发泡剂的在0.1MPa时，三氟碘甲烷与环戊烷非共沸混合物的泡点温度与露点温度随CF₃I组分的变化曲线图以及混合物的标准沸点温度随CF₃I组分的变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例一种聚氨酯泡沫发泡剂，包括三氟碘甲烷CF₃I的环戊烷c-C5，其中：三氟碘甲烷的摩尔百分比为10%，环戊烷的摩尔百分比为90%，将二者混合均匀，即制成混合发泡剂。根据ASTM要求计算气相发泡剂在室温24℃和0℃时的导热系数，其中混合物的导热系数结果列于表Ι与表II。

实施例2

本实施例一种聚氨酯泡沫发泡剂，包括三氟碘甲烷CF₃I的环戊烷c-C5，其中：三氟碘甲烷的摩尔百分比为20%，环戊烷的摩尔百分比为80%，将二者混合均匀，即制成混合发泡剂。根据ASTM要求计算气相发泡剂在室温24℃和0℃时的导热系数，其中混合物的导热系数结果列于表Ι与表II。

实施例3

本实施例一种聚氨酯泡沫发泡剂，包括三氟碘甲烷CF₃I的环戊烷c-C5，其中：三氟碘甲烷的摩尔百分比为30%，环戊烷的摩尔百分比为70%，将二者混合均匀，即制成混合发泡剂。根据ASTM要求计算气相发泡剂在室温24℃和0℃时的导热系数，其中混合物的导热系数结果列于表Ι与表II。

实施例4

本实施例一种聚氨酯泡沫发泡剂，包括三氟碘甲烷CF₃I的环戊烷c-C5，其中：三氟碘甲烷的摩尔百分比为40%，环戊烷的摩尔百分比为60%，将二者混合均匀，即制成混合发泡剂。根据ASTM要求计算气相发泡剂在室温24℃和0℃时的导热系数，其中混合物的导热系数结果列于表Ι与表II。

实施例5

本实施例一种聚氨酯泡沫发泡剂，包括三氟碘甲烷CF₃I的环戊烷c-C5，其中：三氟碘甲烷的摩尔百分比为50%，环戊烷的摩尔百分比为50%，将二者混合均匀，即制成混合发泡剂。根据ASTM要求计算气相发泡剂在室温24℃和0℃时的导热系数，其中混合物的导热系数结果列于表Ι与表II。

实施例6

本实施例一种聚氨酯泡沫发泡剂，包括三氟碘甲烷CF₃I的环戊烷c-C5，其中：三氟碘甲烷的摩尔百分比为60%，环戊烷的摩尔百分比为40%，将二者混合均匀，即制成混合发泡剂。根据ASTM要求计算气相发泡剂在室温24℃和0℃时的导热系数，其中混合物的导热系数结果列于表Ι与表II。

实施例7

本实施例一种聚氨酯泡沫发泡剂，包括三氟碘甲烷CF₃I的环戊烷c-C5，其中：三氟碘甲烷的摩尔百分比为75%，环戊烷的摩尔百分比为25%，将二者混合均匀，即制成混合发泡剂。根据ASTM要求计算气相发泡剂在室温24℃和0℃时的导热系数，其中混合物的导热系数结果列于表Ι与表II。

表Ι

24℃时导热系数（mw/（m·k））（共混物中按摩尔百分比混合）

对100%的c-C5	12.266
		对90/10%的c-C5/CF3I的共混物	11.86
对80/20%的c-C5/CF3I的共混物	11.40
		对70/30%的c-C5/CF3I的共混物	10.92
对60/40%的c-C5/CF3I的共混物	10.41
		对50/50%的c-C5/CF3I的共混物	9.88
对40/60%的c-C5/CF3I的共混物	9.32
		对25/75%的c-C5/CF3I的共混物	8.43

表II

0℃时导热系数（mw/（m·k））（共混物中按摩尔百分数混合）

对100%的c-C5	10.172
		对90/10%的c-C5/CF3I的共混物	9.85
对80/20%的c-C5/CF3I的共混物	9.50
		对70/30%的c-C5/CF3I的共混物	9.13
对60/40%的c-C5/CF3I的共混物	8.74
		对50/50%的c-C5/CF3I的共混物	8.33
对40/60%的c-C5/CF3I的共混物	7.91
		对25/75%的c-C5/CF3I的共混物	7.23

如图1所示，为本发明发泡剂的在0.1MPa时，三氟碘甲烷与环戊烷非共沸混合物的泡点温度与露点温度随随CF₃I组分的变化曲线图以及混合物的标准沸点温度随CF₃I组分的变化曲线图。从图中可以看出，随着CF₃I组分比重的增加，混合物在标准大气压下的泡点温度与露点温度都在下降，使得非共沸混合物的标准沸点温度也在下降，改善了泡沫内压负值问题，有利于泡沫尺寸稳定性。

如表I与表II所示，混有CF₃I的气相环戊烷的导热系数降低，改善泡沫体的热绝缘性能，对冰箱、冷冻机和冷冻储存设施的泡沫应用效果特别明显。

Claims (2)

1.一种聚氨酯泡沫发泡剂，其特征在于：所述发泡剂包括摩尔百分比为0.1～90%的三氟碘甲烷CF₃I和摩尔百分比为10～99.9%的环戊烷c-C5。

2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫发泡剂，其特征在于：所述三氟碘甲烷CF₃I的摩尔百分比为10～33%，所述环戊烷c-C5的摩尔百分比为67～90%。

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