HCFC-141b在太阳能热水器发泡体系中应用分析

　　以HCFC-141b为发泡剂的太阳能热水器保温泡沫质量已经通过了应用验证，虽然其相比CFC-11来说具备导热系数高、对泡沫有溶胀作用等，但其导热系数较其他发泡剂来讲仍具备明显的优势，其最低导热系数可达16.5-18.5mW/mK，但是其ODP值为0.11注定了其终将被淘汰的命运。

　　2.2 HFC在太阳能发泡体系中的应用分析

　　氢氟烃(HFC)是较理想的替代物(ODP=0，GWP很小)，但真正能全面符合要求的，也只有其中的极少数几种。经过预判、合成、筛选、毒性试验、中试、工业化等一系列的工作，业内的HFC类替代品主要是HFC-245fa、HFC-365mfc，以HFC-245fa、HFC-365mfc为发泡剂的泡沫均能达到太阳能热水器产品的保温要求，压缩强度大于150kpa，导热系数17-19mW/mK，但是该类发泡剂较高的成本制约了其发展，并且其GWP值较HC发泡剂高得多，是温室气体中相对环保的发泡剂。

　　2.3 HC在太阳能热水器发泡体系中的应用分析

　　采用环戊烷为发泡剂的路线目前在欧盟、日本应用较多，环戊烷的ODP为零，GWP也远小于HCFC-141b，被认为是一种更有利于环保的替代方案。HC发泡中最具应用价值的是环戊烷、正戊烷及异戊烷三种，通称为戊烷类发泡剂，其在室温下皆为液态，ODP值均为零，GWP值很低，无毒，对环境影响极小而受到重视。目前戊烷发泡技术已被欧洲、亚洲等厂商采用，但HC属易燃的挥发性有机化合物，与空气在一定浓度和条件下会爆炸，为保证安全，需对现有计量、储存及发泡设备进行较大的改进并增加安全处理设施，而操作技术需严格控制，因而设备成本较HCFC、HFC发泡系统为高。正戊烷与异戊烷的来源较多,价格比环戊烷低，只要改良多元醇增加戊烷的溶解度，但较环戊烷相比其热传导率增加了约10%。

　　通过多年的技术创新，研究了太阳能的工艺改进方案和配料改进方案，通过多次的实验数据表明：环异戊烷(质量比例70/30)太阳能组合聚醚体系通过采用特种聚醚多元醇和对组合聚醚配方的不断改进，可使太阳能热水器泡沫中心达到密度35kg/m3，泡沫密度比环戊烷体系可以降低5-10%，导热系数小于20mW/mK，接近HCFC-141b的发泡水平。

　　2.4全水体系在太阳能发泡中的应用分析

　　水发泡技术所面临的最大挑战是泡沫体的尺寸不稳定，增加发泡系统水含量，虽改善整个发泡系统的流动性，然而也使整个发泡体尺寸稳定性下降了很多，主要是由于反应所产生的CO2气体快速从发泡体中扩散出来，而外界空气扩散入发泡体内的速度又较慢，因而造成发泡体中呈现部分的真空现象，这对发泡体的尺寸稳定性产生了极大的影响。在环保观点上，水参与反应所产生的CO2其ODP值为零,无VOC问题，对发泡设备无特殊要求且成本低。CO2凝固点为-23℃,在25℃下，气体热传导率达16.3mW/mK，空气的热传导率27mW/mK，所生成的泡沫导热系数在23-28mW/mK，并随着气体的交换导热系数不断变化;因此，水发泡聚氨酯硬质泡沫的热传导率较大，不适用于对隔热要求高的领域。

　　2.5 混合发泡剂系统

　　HFC与HC的混合发泡剂提供聚氨酯发泡系统配料的另一选择，如HFC-365mfc与异戊烷、正戊烷以及环戊烷可组成共沸物，HFC-365mfc/环戊烷沸点约32℃②，和HCFC-141b相同，比起单独使用HCFC-365mfc或环戊烷更适合目前的发泡加工条件,而HFC-365mfc/正戊烷的沸点27℃，HFC-365mfc/异戊烷的沸点22.5℃,因此添加HFC-365mfc至戊烷类发泡剂中,可明显改善泡沫的热传导性能。在HC发泡系统中,为维持泡沫尺寸稳定性，环戊烷发泡的泡沫密度较CFC-11大，因此利用环戊烷、异戊烷或其他碳氢化合物的混合物作为发泡剂，以增加泡孔内压，改进发泡时的流动性，同时可改善尺寸稳定性能并降低密度，可使太阳能热水器聚氨酯泡沫的中心密度降至33-35kg/m3，能耗与单一发泡剂系统相近。

　　3、结论

　　在聚氨酯发泡剂领域HCFC-141b属于过渡替代产品，已经面临被淘汰的境地;目前已商品化的两种HFC发泡剂HFC-245fa与HFC-365mfc，在安全与发泡性能上相当，然而这两种HFC皆属于温室气体，未来将会受到京都议定书的管制，目前可以单用或者HC混合复配发泡剂来替代HCFC-141b，并提升泡沫质量;全水体系由于导热系数偏高和过高的注料量，限制了其在太阳能热水器领域的应用推广;环戊烷路线被认为是一步到位，是当今国际国内用量最大的聚氨酯发泡剂，从长远性和经济性的上考虑，随着太阳能热水器发泡工艺的不断改进和创新，环戊烷(环异戊烷)发泡剂最终会在太阳能热水器保温领域得到大批量的应用。