日本聚氨酯发泡剂的应用现状

摘要：在日本聚氨酯工业中，HCFC-141b仅被用作聚氨酯硬质泡沫的发泡剂，HFC-245fa被认为是2004年后最好的发泡剂,多年的研究解决了低沸点、易挥发的部分技术问题，并在日本实现产业化。日本聚氨酯株式会社也正在研究使用全水、烃类作发泡剂，以在2010年减少HFC-245fa的使用量。
    1、发泡剂在软质泡沫中的应用
    过去，碳氟化合物由于它的化学特性：不可燃、惰性、无毒,一作为聚氨酯泡沫的发泡剂，因为它的ODP值，日本聚氨酯工业为保护环境控制其使用量，并在CFCs替代品的研究开发方面投入了很大的精力。在软泡的应用中，已完全取代CFC-11实现零ODP技术，早在1992年就实现了全水、二氯甲烷发泡。几乎所有汽车用的软泡产品实现了全水发泡；大多制鞋业采用聚酯型多元醇体系，也是全水发泡；对于聚醚型多元醇体系，如热塑泡沫、板材、自结皮也不再使用氟碳化合物。关系到VOC（有机挥发物）散发问题，日本将继续努力减少二氯甲烷的使用，为此日本聚氨酯工业株式会社(JUFA)在国际工商部门的指引下做了一个减少二氯甲烷使用量10%的规定。
    2、发泡剂在硬质泡沫中的应用
    碳氟化合物是硬泡的基本发泡剂。在日本，大约40%的硬质PU泡沫是喷涂型的，施工期短、费用低、保温性能好是喷涂型聚氨酯泡沫的特点，也是聚氨酯泡沫在日本呈现高速率增长的主要原因。在这个应用领域中，发泡剂要求不具可燃性，淘汰并替代碳氟发泡剂，在日本聚氨酯工业中被列为头等大事。日本聚氨酯工业株式会社相关研究人员做了大量的研究工作，于1996年用HCFC-141b完全替代了CFC-11，在1996年至2003年之间，HCFC-141b作为一种过渡性发泡剂的用量一直呈增长趋势，但是另一方面HCFCs的淘汰和无HCFC配方体系的研发也在加速进行的。HCFC-141b的使用期限在日本是2003年底，限制使用HCFC141b的法规也于2003年末开始生效。
    3、氟化物发泡剂的评价与替代过程
    1990年，CFC -11作为发泡剂广泛应用在软泡和硬泡中， 1992年，在软泡中被淘汰，1993年起硬泡的产量以每年10%的速率增长，氟化物发泡剂的总用量和全水使用量却大幅度减少。
    上世纪九十年代末，日本聚氨酯行业提出下一个替代发泡剂是HFC-245fa，但对它的用量预算困难，因为至2003年，HFC-245fa也没有实现商业化。按分子量相互转换的当量换算，再参考过去的增长率和为将来的原料节省考虑，以HCFC-141b转化为HFC-245fa，2010年HFC-245fa估计用量就是15000吨/年。日本聚氨酯株式会社据此制定了一个计划，就是在2010年，HFC-245fa的用量是估计用量的90%。
    2002年，日本中央玻璃公司（Central Class）成功开发一种可以获得低气压的HFC245fa产品的新型配方技术。HFC245fa通过在特定溶剂中混配，可以达到与CFC-11相当水平的气化压力。克服了低沸点高气压的问题，为促使工业化大规模采用HFC245fa展示了良好前景。
    2003年10月日本中央玻璃公司化学子公司建成年产5000吨的HFC-245fa装置，该项目投资约30亿®35亿日元，这是日本工业生产HFC245fa的第一套装置。最近几年日本的HCFC141b年消耗量共约1.2万吨，估计禁用后，初期其中年约1万吨将被HFC245fa取代。下列表格数据可供参考：
1997年日本聚氨酯工业株式会社的统计数字

2010年HFC-245fa估计减少量10%
15,000t/y      13,500t/y
注：这是早在日本聚氨酯工业株式会社1997年制定的目标，由于技术发展较快，这个目标还有待于调整。
    4、日本聚氨酯工业株式会社(JUFA)的基本打算
    2004年后，HFC替代HCFC-141b是大势所趋，JUFA认为HFC-245fa是最好的选择，但是目前应用并没有普及。JUFA调查了这个碳氟化合物作为过渡性发泡剂在喷涂泡沫体系中的应用情况，发现大多技术问题是它过低的沸点（15℃）所致。虽然解决这些问题会有困难，但与HCFC-141相比,不提倡使用HCFC-141b这样的碳氟化合物，原因不仅是相对高的ODP值，而且应用它也不能降低泡沫的导热性和提高泡沫的力学性质，特别是对于冰箱、冷库用硬泡需要较好的保温性能的，这一点HFC-245fa就却能很好的做到。为使在2010年，HFC-245fa使用量最小，JUFA做了3个方案：
    A、与组合料混合时，尽可能减少HFC的泄漏量和挥发量。
    B、开发无碳氟化物发泡剂的替代技术
    全水发泡体系，它虽然在保温性能和其他物性上次于HFC体系，但它可应用的领域很多，如浇注、连续板材，如果新技术能开发出来，也可用在喷涂型中。
烃类发泡体系，具有可燃性，应用在喷涂泡沫中是困难的，但因为其良好的保温性能和好的泡孔结构可以很好地在工厂里控制使用。
    C、继续研究寻找低GWP值的发泡剂，新的替代品如HFE(氟代醚)。
    为改善环境和节约资源，最有效地使用HFC发泡剂，是JUFA根本出发点，仅为必须使用HFC发泡剂的行业如冰箱业，去努力开发HFC发泡剂的有效性。全水发泡在喷涂领域的使用仍存在着困难，但是不应该放弃对它的研究开发，因为在喷涂的某些领域中是完全可期望实现的。碳烃类发泡体系，如环戊烷，在工厂的生产线上可以安全地控制使用，但是不适合现场喷涂使用。
http://www.sinopu.com/new/tidai/detail.asp?id=20

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