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聚氨酯工业能作为CFCs的大宗用户的缘由

发布时间:2014-09-12 16:45:00  浏览次数:
聚氨酯工业是CFCs 的大宗用户(作为发泡剂)。被环保一票否决的F11,在其他方面的很多优点是替代品难以达到的。因此,CFCs的替代难度很大。近十余年来,聚氨酯行业为CFCs的替代做出了艰苦的、巨大的努力,付出了高昂的代价,因为涉及到配方、工艺、产品性能、成本等重要因素,对聚氨酯工业来说,有如伤筋动骨。尽管如此,这一势在必行的工作,还是取得了很大的成功。一批替代品已经推出,各类产品的替代路线也已基本确定。大致情况如下:
1.软质聚氨酯泡沫
软泡主要以水为化学发泡剂,传统上以F11为物理发泡剂。替代品目前以二氯甲烷为主。然而,二氯甲烷仍有一定的破坏臭氧的潜能(ODP ≠ 0),只不过较F11 的ODP小而已。近年来,以二氧化碳为物理发泡剂的技术日臻完善,并已陆续投入了工业应用。二氧化碳的ODP = 0,属于最终替代物。在考虑替代方案时,还必须兼顾GWP(使地球变暖的潜能)这一重要因素,即直接与间接产生温室效应气体的量,主要是二氧化碳,这是一笔总账。当然,GWP 相对较小的替代方案应予优选。以二氧化碳为物理发泡剂完全符合这一原则,这里所用的二氧化碳只是其他工业过程的副产物,属于再利用。近年,还开发了变压发泡、强制冷却发泡等软炮生产新工艺,也是环保方案的一部分。
2.硬质聚氨酯泡
硬泡的CFCs 替代是分步进行的,先是以HCFC-141b(较F11的ODP小得多)作为过渡性发泡剂,发达国家已于2003 年停止使用,我国目前仍在使用,国际公约允许发展中国家的替代进度可以稍缓一些。烃类发泡剂(环戊烷等)价廉易得,但制品导热系数偏高,且易燃,必须有可靠的安全措施,增加了应用的麻烦。这一路线目前在欧盟、日本应用较多,我国也有应用。当初是与HCFC-141b路线几乎同时起步的,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。美国对挥发性有机化合物(VOC)的散发控制较严,环戊烷等属VOC,故对该路线一直持慎重态度。 氢氟烃(HFC)是较理想的最终替代物(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。其预判、合成、筛选、毒性试验、中试、工业化等一系列的工作,十分繁杂和费时。值得庆幸的是,业内人士期盼已久的HFC 类替代品终于面市了,主要是HFC-245fa、HFC-365mfc,在具体应用上还包括各种HFC 类物质(例如HFC-227ea 等)的混配,以达到最佳效果。
3.自结皮聚氨酯泡沫
自结皮泡沫与以上两类泡沫相比,其量要小得多。其替代路线与硬泡相仿,即由HCFC(141b、22)、烃类(环戊烷等),再到后来的HFC类(365mfc等)。应当说明,HFC中的134a 是早就有的,其在自结皮泡沫上的应用也较早,但由于其常温下为气体(沸点-26.5℃),使用极为不便。现在有了新型的HFC 类(包括HFC 类的掺混),当然就比较理想了。
自结皮泡沫的替代路线中,有一种是水发泡。与前述的软泡与硬炮不同,以往的自结皮泡沫生产工艺中并不用水为化学发泡剂,因为难以形成皮层,并且存在诸多工艺上的困难。CFCs的环保问题促进了对水发泡自结皮的研究,并取得了成功。该产品与传统意义上的自结皮产品虽然有所不同(皮层较薄),但在很多方面的应用效果很好。前面曾提到,根据国际公约,发展中国家在CFCs 的替代进度方面,允许有一个宽限期。但由于经济全球化进程加快,我国参与国际经济分工与合作的步伐加快,促使CFCs 替代的进度也必须跟上。否则,将面临贸易上的环保壁垒,致使许多与此相关的产品(例如冰箱、多种汽车零部件等)不能出口。因此,我们必须从大处着眼,加快替代的进度。
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