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    电冰箱发泡剂的替代研究
    来源www.irfanvew.com  作者:重庆新飞售后  发布日期:2017/2/11 点击次数:475

        随着CFCs的禁用,从2007年起,国内市场的电冰箱、冰柜产品将进入无CFCs时代。这不仅要求电冰箱制冷剂不含CFCs,同时也要求发泡剂不含CFCs。 
    理想的发泡剂必须具备下列一些特性:(1)不能与塑料发生反应;(2)必须充分溶于液态塑料,但不溶解固态塑料;(3)使用液态发泡剂,必须有适宜的沸点和蒸气压力;(4)隔热泡沫塑料要求发泡剂具有低导热性,以便最终产品有高绝热性能;(5)要求发泡剂不可燃,并且有助于使最终产品获得良好的阻燃性能。 
    众所周知,电冰箱四周的隔热材料是现场注入发泡剂形成的硬质聚氨酯泡沫塑料,而用作发泡剂的R11已被国际组织列为是对臭氧层危害最大和禁用的品种之一。世界上很多化学品公司和制冷器具生产厂商纷纷开展研究工作,寻找R11发泡剂的替代物质。 
        进入20世纪90年代,电冰箱硬聚氨酯发泡剂替代品的研究引起各国的高度重视。我国在加水发泡技术方面有一定的基础,广东省有关单位早在20世纪70年代曾做过一系列的加水发泡剂试验,取得过替代5%的效果,积累了丰富的经验。目前替代物质的研究工作也进展顺利,浙江省氟化式技术开发所已经建成小批量生产R123和R141b的装置,可供各生产、科研单位使用。 
        在电冰箱门体的生产过程中,发泡剂的特性与生产系统的干燥部分设计有关。为了通过预分配混合原料提高发泡质量,使用R141b发泡剂预先使门体在敞开式模具中发泡。R245fa发泡剂较低,能够迅速产生发泡反应,但是它不适合开模式生产。 
    目前,几乎所有主要硬泡行业都完成了向ODP为零的发泡剂的转化,在多数都依赖R141b作为主要的第一代替代物,替代目前禁止的CFCs。 
    虽然作为发泡剂R11具有较好的特性,但其对臭氧层的破坏性使其使用受到一定限制,已被列为淘汰之列。

        电冰箱发泡剂R141b和R123替代R11的应用 
        R141b和和R123的物理性能(沸点、蒸气导热系数及蒸发潜热与)R11相似,其中R141b的能量效率比较高,成本比R11约高出20~30倍,ODP值0.11、GWP值为0.12,具有可燃性;R123能量效率相对低些,成本价格要比R11高出约50%,对臭氧的破坏力相当小,且不可燃。此外,由于它们的分子量不同于R11,为了取得相同的发泡率,R141Br 用量较少,而R123则要多用些。 
    另外,R141b对电冰箱内胆ABS板村有腐蚀,需采用双层拱挤板或改性ABS板,从而造成运行费用的增加;R141b泡沫物性稳性差,需要对工艺进行改进才能保证使用。 
    为了更好地利用R123较低的消耗臭氧层潜能值和不可燃性的特点,以及R141b较好的发泡效率、;较低的溶解能力和成本,美国杜邦公司研制出两种化合物的混合物Formacell-R。它将两者的优点集于一身,其分子量和膨胀率都是与R11相似,且不可燃,对臭氧层的破坏力为R11的1/20。 
        环戊烷替代R11的应用 
        首先是德国采用了环戊烷方案,随后意大利、荷兰、英国和北欧的瑞典、丹麦、挪威等国部分采用了环戊烷替代R11方案。到目前为止,这些国家采用环戊烷替代R11的方案已有多年,有着丰富的实践经验,最典型的是大型电冰箱厂德国津根的博士-西门子公司的制冷器具厂。在日本,虽然前些年以R141b为主要方案,但近所来很多电冰箱厂也改为环戊烷方案。日本松下、日立、三洋人个电冰箱厂都建立了环戊烷发泡生产线;新飞引进德国亨内机公司环戊烷发泡剂生产线实现每年60万台的生产能力,科龙、海尔都实现了环戊烷发泡生产线的改造。在美国,仍采用R141b作为电冰箱发泡剂,但对于进口环戊烷发泡的电冰箱并不加限制。因此,环戊烷替代R11作为长期方案,可以获得世界各国的承认和普遍采用。 
        环戊烷替代技术的发展 
        环戊烷替代方案虽然被料多采用,但由于其导热系数比R141b高、资源有限、价格高等因素,因而采用正、异戊烷的方案已开始实施。正、异戊烷的发泡强度和流动性都较好,导热系数虽高一些,但资源丰富、成本低,博士-西门子电冰箱厂现用正、异戊烷的混合物替代环戊烷作发泡剂,能够降低成本8%;对于用正、异戊烷发泡与R600a作制冷剂的搭配,电冰箱的整机能耗可保持在R11和R12的水平。这对我国是一个可喜的信息,因为我国目前环戊烷要靠进口,价格很贵,而正、异戊烷的资源丰富,应当努力开发这种方案。 
        自1992年以来,欧洲在短期内实现了环戊烷代替R11发泡剂的改造,但由于种种原因这种发泡剂没有在北美自由贸易协定(North American Free Trade Agreement,NAFTA)地区被成功应用。另一种名为R245fa的发泡剂被广泛应用,它主要适用于受到经济因素限制而无能力使用环戊烷的中小型工业。 
        国外试验表明,HCFCs替代材料的绝热效率只有CFCs的90%。为了保证原有绝热性能,就必须增加电冰箱的壁厚,但电冰箱的外形尺寸又不能随意改变(必须与建筑尺寸和传统布局相适应),因此,只能以牺牲电冰箱内部容积为代价。 
        发泡材料的相溶性也是一个关键问题。通常电冰箱内胆使用的是ABS或SB/HIPS工程塑料。HCFCs,尤其是R123比R11有较强的溶解作用,会使塑料内胆产生破裂或皱缩。各生产厂商正在积极探索途径,期望能降低HCFCs的溶解能力;或在塑料表面镀上一层其他防护材料;或者试用新材料(如聚碳酸酯类)做内衬等等。但目前尚未见到有正式结果的报道。

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