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聚氨酯發泡技術的最新進展
時間：2019-11-25 03:40
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來源：互聯網
近2年來，隨著“潔凈”發泡劑在聚氨酯發泡產品中的強制使用，人們紛紛改進了材料的配方。然而，在解決了發泡劑替換問題以后，加工商們又開始考慮能夠降低成本、改善加工性能的新的配方。 最近，在由聚氨酯工業聯合會（API）發起的“聚氨酯2006”會議上，人們談論的主題是目前正在進行的技術革新。據說，最新的技術進展包括建筑領域中用于硬泡塑料的多元醇，以及用于家用器皿和建筑等方面的增強型發泡劑，即用HFC-245fa發泡的絕緣泡沫。 此外，關于PUR剛性泡沫的幾個小問題也懸而未決，例如壓力/發泡和現場澆注類型。先前EPA要求用HCFC-22 代替HCFC-141b，前者是暫時的替代品，因為它也屬于Clean Air Act中的 612條款所規定的將于2010年1月1日前被逐步淘汰的物質。 會上，將PUR技術應用于汽車內飾件引起了人們的注意，其中一種神奇的噴霧工藝可用于隔音以及為PUR表面帶來柔軟的觸感。 取代HCFC-22 來自EPA的消息稱，淘汰HCFC-22的期限被提前了2年，即到2008年1月1日為止。在過去的3年里，HCFC-22被廣泛應用于硬泡領域，EPA期待能夠盡快使非ODP發泡劑得到應用，包括冷藏設備（例如冰箱、冰柜冷藏車等），車門和建筑用板材（包括連續和非連續的金屬表面發泡板）。 HFC-245fa 目前在硬噴涂泡沫絕緣板的應用上占統治地位。新型多元醇和添加劑使 245fa 泡沫塑料成本更低，且更易加工(圖片來自Honeywell公司)現在，加工商們不得不在價格以及發泡效果和加工性能等方面選取一個平衡點。目前，HCFC-22的價格大概是$1.50/lb(1lb=0.4536kg)。而2種氣態、不易燃的氟碳化合物已經在家用冰箱、熱水器和硬泡沫板領域中占據了統治地位，一種是HFC-245fa（由北美生產商Honeywell International以Enovate 3000銷售），在過去的一年里其價格從$4/lb 漲到$4.50/lb；另一種HFC-134a的價格從$2/lb漲到大約$3/lb。 此外，異戊烷、正戊烷以及環戊烷的價格目前也在變化，從50/lb到90/lb不等。液態的甲酸薄荷醇酯基的Ecomate目前被廣泛應用在噴涂泡沫絕緣板以及整皮泡沫的生產上，這些產品可用于自行車座椅、高爾夫手推車輪胎和汽車靠背等方面。Ecomate能夠和其他發泡劑混用，據說其絕緣值介于HFC-245fa和戊烷之間，價格與碳氫化合物具有可比性，且不易燃。其他發泡劑還有水發泡以及聯合發泡劑。 Arkema的Transcend TDCE 添加劑使HFC-134a現場發泡更好，能夠取代HCFC-22 ，同時改善了材料的可加工處理性能、流動性和黏性在會議上，至少有3個代表提出了HCFC-22的替代物。Bayer MaterialScience的研究者在兩種商業化的HCFC-22 發泡體系中選擇了一種發泡劑用于冰箱門和冷藏車。對于冷藏車上的應用，Bayer發現，HFC-134a, HFC-245fa以及一種80/20環戊烷/異戊烷混合物的發泡性能能夠達到HCFC-22的水平，當然，對于它們的長期尺寸穩定性以及與表面的黏性目前還無法進行完整的評估。但是Bayer發現，用戊烷混合物生產的發泡板在1個月后發生了收縮，而用HFC和HCFC-22生產的發泡板則未發生收縮。 從采用HFC-134a、HFC-245fa、環戊烷和水發泡的泡沫門板來看，這4種發泡劑的生產性能與HCFC-22相似。其中，水發泡系統提供了更高的最小填充密度，從而使門板的密度得到提高；而HFC-245fa的發泡壓縮和拉伸性能更低。當然，長效性能和粘接性能還無法比較。 與此同時，Arkema介紹了HFC-134a與該公司的Transcend TDCE的混合物代替HCFC-22用于現場澆注的檢測結果。以前，Arkema就已經證明了TDCE在減少蒸汽壓力和134a/多元醇粘度的效果，它大大降低了真空數目和發泡的程度。據說，用TDCE取代部分的HFC-134a和水，從而使HFC-134a/TDCE/CO2的摩爾比是50:25:25。由于降低了蒸汽壓力，同時加入了快速發泡劑，因此這樣的混合比率更容易加工。另外，該發泡劑還改善了流動性、黏性和尺寸穩定性，其性能超過了 134a，與HCFC-22相似。同時，TDCE發泡材料的熱傳導率也令人滿意。 Foam Supplies公司的Ecomate發泡劑能夠進行成本更低的現場發泡，并具有良好的尺寸穩定性和阻燃性能，且密度較低。該公司認為，Ecomate是取代HCFC-22 用于門板的最佳產品。最近，該公司的Eco1澆注發泡系統由Underwriters Laboratories進行了25FS/300發煙速率檢測，用于檢測的樣品厚6in（1in=25.4mm）。據報道,這一產品已經通過了Factory Mutual的全面Corner Wall燃燒測試。 用于硬泡沫的新型多元醇 Oxid L.P.討論了改進型聚酯多元醇在HFC-245fa澆注絕緣層以及戊烷發泡板和噴涂泡沫等方面的應用。該公司希望開發功能超過Terol 256的聚酯多元醇以抵消HCFC-141b偏軟的影響。據說，HFC-245fa幾乎沒有減少泡沫，但卻降低了燃燒性能，因此需要在配方中增加聚酯多元醇的含量。現在，新的Terol 925的功能值為2.45，而Terol 250、Terol 305和Terol 256的功能值則分別為2, 2.15和2.30。未固化強度（GS）檢測在18min開始，數據收集一直持續到30min。在第20min時，用Terol 925發泡的泡沫GS值為6.5mm，而用其他多元醇的泡沫GS值為9.9～15.8mm。在第30min時，上述GS值則分別為9.2mm和14～20.8mm。根據Oxid的研究，多功能聚酯能夠使泡沫迅速硬化，從而降低了脫模時間。 Oxid還討論了2種新的產品，其早期試驗性能看起來不錯，適用于戊烷發泡劑連續和非連續板材以及噴涂泡沫。用Oxid技術生產的泡沫克服了多元醇中戊烷的低溶解性。據說DS 1220和DS 1240比Terol 305和256具有更大的溶解性。 另外，Oxid介紹了一種新的低羥基數聚酯多元醇，它使異氰酸酯的用量可減少7％～10％。 Oxid提升了多元醇的功能，采用反應型添加劑代替非反應型添加劑提高了泡沫的尺寸穩定性和熱穩定性。層合試驗顯示，DS 1154 (200 OH)在物理性能和阻燃性能以及流動性方面超過了Terol 563 (245 OH)。目前研究者正在尋找不同的表面活性劑和催化劑以優化DS 1154泡沫。 Oxid的聚酯多元醇能夠輔助HFC-245fa 泡沫優化成本和性能用于噴涂泡沫的增強劑 最先在應用商業化的PUR泡沫時，人們發現HFC-245fa能增加粘度，當然也限制了體系的多樣性。Air Products and Chemicals公司開發的添加劑能夠克服這些缺陷，同時也能保證泡沫的其他性能。Air Products在2003年的API會議上曾推出了Dabco PM-200，現在Air Products 又推出了Dabco PM-300。這種添加劑能夠增強HFC-245fa發泡劑的功能，可用于硬噴涂泡沫中。 據說Dabco PM-300能夠降低多元醇共混物的粘度，通過降低HFC-245fa的濃度而降低成本，減少密度，并維持熱性能和機械性能不變。最近的試驗表明，Dabco PM-300用于 HFC-245fa噴涂泡沫能夠使材料降低密度，或者在不減小密度的情況下節約HFC-245fa的用量達20％～30％。使用了Dabco PM-300的噴涂泡沫能夠提高抗壓強度，在降低密度的情況下可保持尺寸穩定性。此外，Dabco PM-300還改善了泡沫微泡結構以及層合性能，這對于寒冷氣候下的噴涂十分重要。 噴涂隔音板 一種用于制造隔音部件的神奇技術現在已經被Cannon公司應用到汽車內飾件的生產中。SoliSpray是一種噴涂工藝，利用該工藝可將重材料如重晶石和氧化鐵填充到PUR層中。Canno表示，可以選擇熱成型或者RRIM工藝來進行片材的填充。 在Cannon的SoliSpray工藝中，用 FPL 10 混料頭噴涂高填充隔音板SoliSpray的主要優點是成本低，不必進行昂貴的注塑件成型或壓鑄成型。該技術將高填充PUR直接傾注到開放的注塑件模具中，然后移到壓機上，在密封的注塑件模具中形成柔軟的低密度聚氨酯。加工出的產品具有很好的彈性，且節約了原料。 Cannon通過將其最新開發的FPL 10混料頭用于SoliSpray工藝，使填充材料的處理變得更容易。這一使用了噴嘴的改進型生產單元使得精確性更高，更易于控制，且降低了過噴涂現象。 隔音板由填充了聚氨酯的單層組成，材料可以被直接噴射到注塑件模具中。這種部件有一個光滑面和一個粗糙面，其生產不需要壓機，僅僅需要一個支架以制成半模。 在三明治結構的隔音板中，其中的一層是吸音泡沫，該層能夠直接噴射到半模中。傳統的聚氨酯泡沫能夠在注塑件模具中粘合，壓機及標準注塑件模具都是必要的設備。 作為SoliSpray的補充，Cannon還開發了泡沫和薄膜技術，使塑料膜能夠直接貼在注塑件模具中與泡沫粘合。 軟觸感芳香PUR 用于汽車內飾的軟觸感泡沫表皮技術由Dow Chemical研究開發。據說新的芳香基軟觸感RIM PUR聚合物可以直接注射或噴涂，能夠生產出不同柔軟度的制品。 芳香基PUR體系比脂肪族PUR的成本更低，性能更好。比較熱成型的TPO, TPU或者PVC薄膜，該材料具有更好的顆粒性（無論是噴涂還是RIM）、柔軟的觸感和更低的成本，同時也能減少排放和霧化。對于像儀表板這類具有100% PUR體系的產品，能夠通過在硬PUR底層上貼軟PUR表皮進行制造，而Dow新一代的Spectrim RL 700系列低密度RIM(LD-RRIM)樹脂即能夠用于底層的制造。
