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作為我國(guó)******的破壞臭氧層物質(zhì)（ODS）消費(fèi)行業(yè)，聚氨酯泡沫塑料使用的CFC-11等ODS物質(zhì)一度占全國(guó)總需求量的44%，由此造成的環(huán)境問(wèn)題也相當(dāng)突出。我國(guó)已加入《保護(hù)臭氧層的維也納公約》和《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》。自1993年1月我國(guó)政府批準(zhǔn)《中國(guó)逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)國(guó)家方案》以來(lái)，我國(guó)聚氨酯泡 沫行業(yè)替代ODS行動(dòng)穩(wěn)步推進(jìn)。目前，我國(guó)聚氨酯泡沫塑料行業(yè)CFC-11采用的替代技術(shù)包括“CFC-11減量技術(shù)”、“HCFC-141b技術(shù)”、“戊烷技術(shù)”、“HFC-245 fa發(fā)泡技術(shù)”、“二氯甲烷技術(shù)”、“全水技術(shù)”、“液態(tài)二氧化碳技術(shù)”、“變壓發(fā)泡技術(shù)”。其中，“液態(tài)二氧化碳技術(shù)”、“變壓發(fā)泡技術(shù)”和“二氯甲烷技術(shù)”是適用于聚氨酯軟泡的替代 技術(shù)，“全水技術(shù)”在軟泡和硬泡中均有使用，其余為適用于聚氨酯硬泡的替代技術(shù)。
CFC-11減量 技術(shù)
該技術(shù)是以水替代配方中的部分CFC-11。20世紀(jì)90年代以后，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)相繼開展了相關(guān)研究，先后有11個(gè)項(xiàng)目得到多邊基金支持，包括北京、洛陽(yáng)2家科研機(jī)構(gòu)，無(wú)錫、沈陽(yáng)2家組合聚醚生產(chǎn)廠，山東、河南、上海等地4家冰箱廠和大連、天津、承德等地3家夾心板材生產(chǎn)廠采用了減氟50%發(fā)泡體系。在這種CFC-11減量50%體系中，水作為一種化學(xué)發(fā)泡劑與異氰酸酯反應(yīng)生成CO2，在泡孔中存在CFC-11和CO2 兩種氣體。CO2的熱導(dǎo)率較高、且容易透過(guò)泡沫孔壁與空氣發(fā)生交換。由于CO2從泡孔中滲出的速度較快而空氣反
向滲入速度較慢，泡孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，可能導(dǎo)致泡沫制品發(fā)生變形和收縮，泡沫的尺寸穩(wěn)定性及老化后導(dǎo)熱系數(shù)均不及CFC-11體系泡沫。但對(duì)于封閉在腔體中、外有阻隔層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(如冰箱和夾心板)，CO2不易滲出，僅絕熱性比原有的CFC-11發(fā)泡體系稍差。隨著HCFC技術(shù)及烴類發(fā)泡工藝趨于成熟，該技術(shù)已基本被淘汰。
HCFC-141b 技術(shù)
HCFC-141b（一氟二氯乙烷）屬HCFC類物質(zhì)，穩(wěn)定性比CFC低，在較低大氣層中已開始分解，對(duì)環(huán)境影響較低，屬于過(guò)渡性替代物。
常使用的HCFC發(fā)泡劑有HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-22、HCFC-123等，使用這類發(fā)泡劑的替代技術(shù)稱為HCFC技術(shù)。我國(guó)主要采用HCFC-141b，其ODP值為0.11，屬《議定書》附件C中第一類控制物質(zhì)，按照《哥本哈根修正案》及其后的《北京修正案》，發(fā)展中國(guó)家應(yīng)于2040年完全淘汰HCFC-141b。
HCFC-141b體系發(fā)泡工藝特性與CFC-11體系泡沫相近，可在CFC-11發(fā)泡的生產(chǎn)設(shè)備上直接使用，無(wú)須進(jìn)行設(shè) 備改造。HCFC-141b發(fā)泡效率比CFC-11高，生產(chǎn)同樣密度的泡沫體時(shí)，用量減少約10%。其氣體熱導(dǎo)率相對(duì)較低，與聚醚多元醇和異氰酸酯相容性好。通過(guò)配方調(diào)整，可使該體系泡沫絕熱性能與CFC-11體系泡沫相近（但泡沫體
密度需提高約10%）。在價(jià)格、原料供應(yīng)、安全性、技術(shù)成熟等方面也具有一定優(yōu)勢(shì)。但HCFC-141b極性較高，對(duì)聚氨酯基材有影響，導(dǎo)致硬質(zhì)泡沫塑料壓縮強(qiáng)度降低，尺寸穩(wěn)定性變差，可通過(guò)提高聚醚多元醇的官能度克服這一缺點(diǎn)。HCFC-141b對(duì)冰箱內(nèi)膽材料ABS及HIPS有溶解作用，冰箱隔熱材料采用該體系時(shí)，需對(duì)塑料內(nèi)膽進(jìn)行保護(hù)。
在我國(guó)，該項(xiàng)技術(shù)在夾心板材、噴涂、管材、汽車、家電等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。美國(guó)在2003年淘汰HCFC-141前應(yīng)用極為普遍，歐洲也有應(yīng)用。
二氯甲烷技術(shù)
二氯甲烷技術(shù)是軟泡CFC替代技術(shù)中最簡(jiǎn)單通用的一種。由于二氯甲烷的沸點(diǎn)高于CFC-11，泡沫起發(fā)稍遲， 隨后突然加快，容易造成泡沫開裂或蹋泡。因此配方中的錫催化劑和泡沫穩(wěn)定劑用量應(yīng)適當(dāng)增加。但其發(fā)泡效率高，用量可適當(dāng)降低。發(fā)泡劑的出料量、傳送帶速度等工作參數(shù)也須相應(yīng)調(diào)整。二氯甲烷價(jià)格較CFC-11低，很多軟泡企業(yè)已自發(fā)地采用二氯甲烷技術(shù)。但二氯甲烷對(duì)工人健康的損害和對(duì)周邊環(huán)境的影響不可忽視。在美國(guó),二氯甲烷已被確認(rèn)是一種可疑致癌物，被美國(guó)環(huán)保署歸類為有害空氣污染物（HAP）。美國(guó)職業(yè)安全與健康部門規(guī)定其8h暴露濃度均值為25×10-6。因此二氯甲烷技術(shù)不是一種值得倡導(dǎo)的替代技術(shù)。
戊烷技術(shù)
HC(烷烴)路線中最有實(shí)用價(jià)值的發(fā)泡劑是環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷3種，通稱為戊烷類發(fā)泡劑。這3種烷烴室溫下為液態(tài)、ODP值為零、GWP值（全球變暖潛值）很低、無(wú)毒，非常適宜用作硬質(zhì)泡沫發(fā)泡劑替代品。戊烷資源豐富，價(jià)格低，發(fā)泡效率較CFC-11高。通過(guò)改進(jìn)多元醇及助劑品種，在組合料中溶解性問(wèn)題也可基本解決。改進(jìn)配方的環(huán)戊烷發(fā)泡泡沫絕熱性與HCFC-141b發(fā)泡泡沫相近，可滿足發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)家電絕熱性能的要求。
戊烷類發(fā)泡劑有3個(gè)缺點(diǎn)：
① 臃⑿鄖俊⒁茲家妝? 采用該體系需對(duì)原有計(jì)量、貯存及發(fā)泡設(shè)備進(jìn)行較大改造，對(duì)安全處理及操作工藝的
要求也大幅提高；
②在聚醚多元醇中溶解性差 環(huán)戊烷在通用硬泡聚醚中的溶解度約10%～20%，正戊烷及異戊烷僅約7%，對(duì)發(fā)
泡效率、尺寸穩(wěn)定性等泡沫特性具有較大影響，需采用特殊的多元醇及助劑改進(jìn)；
③氣相熱導(dǎo)率較高 采用該體系的硬泡絕熱性能不如HCFC-141b等。
已開發(fā)的戊烷發(fā)泡體系包括環(huán)戊烷發(fā)泡體系、環(huán)戊烷/低沸點(diǎn)烷烴發(fā)泡體系、正/異戊烷發(fā)泡體系以及其他混合
發(fā)泡體系。歐盟把CFC替代的注意力集中于戊烷類發(fā)泡劑，該技術(shù)幾乎覆蓋了整個(gè)歐洲冰箱及保溫板材行業(yè)。美國(guó)、 日本等國(guó)已有很多公司使用該體系替代HCFC-141b體系生產(chǎn)冰箱保溫泡沫。我國(guó)絕大多數(shù)冰箱企業(yè)已采用戊烷技術(shù)。
HFC245fa發(fā)泡技術(shù)
在20世紀(jì)90年代，業(yè)界已設(shè)想將CFC-11直接轉(zhuǎn)換到氣態(tài)HFC發(fā)泡體系如HFC-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)、HFC-152a(1,1-二氟乙烷)，并進(jìn)行了相關(guān)研究。其ODP值為零，GWP值很小，僅是CFC-11的1.5%～3.0%，大多數(shù)HFC不燃、低毒，氣體擴(kuò)散速度較低，泡沫的老化絕熱性能好。在相同的泡沫密度下，HFC-245fa（1,1,1,3,3-五
氟丙烷）體系在價(jià)格及性能方面與HCFC-141b相當(dāng)，且泡沫外觀均勻，泡孔結(jié)構(gòu)細(xì)密，有較高的抗壓強(qiáng)度，且因沸點(diǎn)低，可提供較寬的操作范圍。DOW公司絕熱性能試驗(yàn)表明：采用HFC-245fa發(fā)泡技術(shù)能耗僅比HCFC-141b發(fā)泡的泡沫增加2%，而采用其他零ODP值發(fā)泡劑，如環(huán)戊烷能耗要高10%。在美國(guó)、日本等國(guó)，以HFC365fmc及HFC-245fa
為代表的HFC技術(shù)被認(rèn)為是CFC-141b最理想的替代品。我國(guó)應(yīng)用的主要是液態(tài)HFC-245fa發(fā)泡體系?；裟嵬柟緦?duì)HFC-245fa的毒性和其他相關(guān)特性進(jìn)行了廣泛試驗(yàn)，并于2002年8月在美國(guó)蓋斯馬耳建成HFC-245fa的生產(chǎn)裝置（投資1.3億美元），聲稱該裝置可滿足世界市場(chǎng)的需求，并可繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能。2002年，日本中央玻璃公司成功開發(fā)了一種可以獲得低氣壓HFC-245fa產(chǎn)品的新配方技術(shù)，2003年10月，其化學(xué)子公司建成日本首套5000t/a HFC-245fa裝置（投資30億～35億日元）。Bayer 公司也曾報(bào)道了可降低HFC-245fa用量的泡
沫體系。典型的配方是采用少量水和約13%的HFC-245fa，另一配方采用11% HFC-245fa和較多的水，泡沫密度可降低5%，導(dǎo)熱系數(shù)稍有上升，而其他任何物理性能未受負(fù)面影響，物料成本共降低10%。Huntsman 、美國(guó)氣體化學(xué)公司研究了一種專為HFC-245fa體系設(shè)計(jì)的添加劑Dabco PM200，這種添加劑具有表面活性劑性能，可降低混合物粘度，以強(qiáng)化發(fā)泡。英國(guó)Steadman公司、巴斯夫等公司在HFC-245fa技術(shù)應(yīng)用方面也各有建樹。
我國(guó)在HFC-245fa方面的研究應(yīng)用是從冰箱泡沫開始的。除冰箱外，應(yīng)用于聚氨酯板材（連續(xù)板和間歇板）、聚氨酯噴涂、聚氨酯管道保溫的HFC-245fa無(wú)氟組合聚醚基礎(chǔ)配方體系也在研究中，這既是進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)的需要，更是為加快過(guò)渡性替代品的淘汰步伐，為我國(guó)全面淘汰ODS作好技術(shù)儲(chǔ)備。
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