HCFC-141b在太陽能熱水器發泡體系中應用分析

　　以HCFC-141b為發泡劑的太陽能熱水器保溫泡沫質量已經通過了應用驗證，雖然其相比CFC-11來說具備導熱系數高、對泡沫有溶脹作用等，但其導熱系數較其他發泡劑來講仍具備明顯的優勢，其低導熱系數可達16.5-18.5mW/mK，但是其ODP值為0.11注定了其終將被淘汰的命運。

　　2.2 HFC在太陽能發泡體系中的應用分析

　　氫氟烴(HFC)是較理想的替代物(ODP=0，GWP很小)，但真正能全面符合要求的，也只有其中的極少數幾種。經過預判、合成、篩選、毒性試驗、中試、工業化等一系列的工作，業內的HFC類替代品主要是HFC-245fa、HFC-365mfc，以HFC-245fa、HFC-365mfc為發泡劑的泡沫均能達到太陽能熱水器產品的保溫要求，壓縮強度大于150kpa，導熱系數17-19mW/mK，但是該類發泡劑較高的成本制約了其發展，并且其GWP值較HC發泡劑高得多，是溫室氣體中相對環保的發泡劑。

　　2.3 HC在太陽能熱水器發泡體系中的應用分析

　　采用環戊烷為發泡劑的路線目前在歐盟、日本應用較多，環戊烷的ODP為零，GWP也遠小于HCFC-141b，被認為是一種更有利于環保的替代方案。HC發泡中具應用價值的是環戊烷、正戊烷及異戊烷三種，通稱為戊烷類發泡劑，其在室溫下皆為液態，ODP值均為零，GWP值很低，無毒，對環境影響極小而受到重視。目前戊烷發泡技術已被歐洲、亞洲等廠商采用，但HC屬易燃的揮發性有機化合物，與空氣在一定濃度和條件下會爆炸，為保證安全，需對現有計量、儲存及發泡設備進行較大的改進并增加安全處理設施，而操作技術需嚴格控制，因而設備成本較HCFC、HFC發泡系統為高。正戊烷與異戊烷的來源較多,價格比環戊烷低，只要改良多元醇增加戊烷的溶解度，但較環戊烷相比其熱傳導率增加了約10%。

　　通過多年的技術創新，研究了太陽能的工藝改進方案和配料改進方案，通過多次的實驗數據表明：環異戊烷(質量比例70/30)太陽能組合聚醚體系通過采用特種聚醚多元醇和對組合聚醚配方的不斷改進，可使太陽能熱水器泡沫中心達到密度35kg/m3，泡沫密度比環戊烷體系可以降低5-10%，導熱系數小于20mW/mK，接近HCFC-141b的發泡水平。

　　2.4全水體系在太陽能發泡中的應用分析

　　水發泡技術所面臨的大挑戰是泡沫體的尺寸不穩定，增加發泡系統水含量，雖改善整個發泡系統的流動性，然而也使整個發泡體尺寸穩定性下降了很多，主要是由于反應所產生的CO2氣體快速從發泡體中擴散出來，而外界空氣擴散入發泡體內的速度又較慢，因而造成發泡體中呈現部分的真空現象，這對發泡體的尺寸穩定性產生了極大的影響。在環保觀點上，水參與反應所產生的CO2其ODP值為零,無VOC問題，對發泡設備無特殊要求且成本低。CO2凝固點為-23℃,在25℃下，氣體熱傳導率達16.3mW/mK，空氣的熱傳導率27mW/mK，所生成的泡沫導熱系數在23-28mW/mK，并隨著氣體的交換導熱系數不斷變化;因此，水發泡聚氨酯硬質泡沫的熱傳導率較大，不適用于對隔熱要求高的領域。

　　2.5 混合發泡劑系統

　　HFC與HC的混合發泡劑提供聚氨酯發泡系統配料的另一選擇，如HFC-365mfc與異戊烷、正戊烷以及環戊烷可組成共沸物，HFC-365mfc/環戊烷沸點約32℃②，和HCFC-141b相同，比起單獨使用HCFC-365mfc或環戊烷更適合目前的發泡加工條件,而HFC-365mfc/正戊烷的沸點27℃，HFC-365mfc/異戊烷的沸點22.5℃,因此添加HFC-365mfc至戊烷類發泡劑中,可明顯改善泡沫的熱傳導性能。在HC發泡系統中,為維持泡沫尺寸穩定性，環戊烷發泡的泡沫密度較CFC-11大，因此利用環戊烷、異戊烷或其他碳氫化合物的混合物作為發泡劑，以增加泡孔內壓，改進發泡時的流動性，同時可改善尺寸穩定性能并降低密度，可使太陽能熱水器聚氨酯泡沫的中心密度降至33-35kg/m3，能耗與單一發泡劑系統相近。

　　3、結論

　　在聚氨酯發泡劑領域HCFC-141b屬于過渡替代產品，已經面臨被淘汰的境地;目前已商品化的兩種HFC發泡劑HFC-245fa與HFC-365mfc，在安全與發泡性能上相當，然而這兩種HFC皆屬于溫室氣體，未來將會受到京都議定書的管制，目前可以單用或者HC混合復配發泡劑來替代HCFC-141b，并提升泡沫質量;全水體系由于導熱系數偏高和過高的注料量，限制了其在太陽能熱水器領域的應用推廣;環戊烷路線被認為是一步到位，是當今國內用量大的聚氨酯發泡劑，從長遠性和經濟性的上考慮，隨著太陽能熱水器發泡工藝的不斷改進和創新，環戊烷(環異戊烷)發泡劑終會在太陽能熱水器保溫領域得到大批量的應用。