对冰箱用高性能环保聚氨酯发泡材料的相关思考

张志杰 刘新迁

【摘要】文章对冰箱用高性能环保聚氨酯发泡材料相关问题进行研究与分析，在聚氨酯发泡材料基本性能的基础之上，对高性能环戊烷发泡系统的性能优势进行分析，并对其相较于常规环戊烷发泡体系以及低导热系数环戊烷发泡体系的性能优势进行对比试验研究。

【关键词】冰箱;聚氨酯发泡;环保

1 聚氨酯发泡材料性能

冰箱是每个家庭所必须的耐用消费品，在冰箱生产、投入使用以及报废后处理等各个环节中，都会对生态环境产生一定程度上的影响。因此，对于冰箱生产制造企业而言，在生产过程中对发泡剂的选择及其性能优劣，都会对后续其环保性能产生非常重要的影响。以下所示（表1）对当前几种常见的发泡剂性能进行了对比观察，结果显示，HCFC-141b虽然有较低的导热系数，但由于其臭氧消耗潜值较高，目前在冰箱制造领域中基本被淘汰。而环戊烷发泡剂虽然相较于HFC-245fa而言气相热导率上偏高，但在温室效应潜值上却表现出了非常巨大的优势，环保性能突出。

2 高性能环戊烷发泡系统

常规意义上的环戊烷体系是冰箱生产制造领域中最常见的发泡体系，相较于其他类型的发泡体系而言，在生产工艺上更具控制性，且可应用于冰箱箱体以及门体的发泡环节，因此就成为了大部分冰箱制造企业的首选发泡方案。随着相关技术的发展与成熟，及冰箱制造领域对节能减排的需求，业内开始出现低导热系数环戊烷发泡体系，该体系主要通过大幅度提升发泡反应速度，并配合着减压发泡设备改造以保证短时间内泡沫在模具腔体内的流动性和均匀性，达到导热系数的降低的目的。高性能环戊烷发泡体系是基于组合聚醚配方本身做了更多的研究，通过开发专用高活性聚醚和调整催化剂平衡体系提升发泡体系的导热性能和有效流动性。相较于以上两种环戊烷体系而言，高性能环戊烷体系不但维持了原有的设备以及工艺条件，同时从以下几个方面提升了其环保性能：第一，大大降低了聚氨酯泡沫的填充量;第二，促进了生产效率的提升，以达到节约能源的目的;第三，实现了聚氨酯硬泡导热系数的降低。

3 性能对比分析

3.1填充性能

本实验在常用双开门冰箱BCD-568箱体中进行，对比不同发泡体系平均芯层密度和10%变形率时压缩强度，具体数据如下表所示：

结合以上数据可见：高性能环戊烷体系在填充密度降低1kg/m3条件下，能够达到与其他体系泡沫芯层密度相当，表明该体系泡沫在发泡腔体内的有效流动性较好，与基材接触面的无效泡沫层较薄。同时强度也与其他发泡體系相当，满足冰箱使用过程中所需的力学性能。减少聚氨酯泡沫填充量，不仅能降低成本，也能起到能源保护的作用。

3.2脱模性能

从脱模时间以及膨胀值的角度上来说，发泡材料成型脱模后的膨胀值会直接影响生产效率。为实现对环戊烷发泡体系综合性能的对比，本研究选取700mm*500mm*100mm模具，在填充密度一致的条件下进行分析。

结合图3可见：相较于其他环戊烷发泡体系而言，高性能环戊烷发泡体系在脱模后表现出了非常理想的膨胀值，4min时脱模，膨胀值仅有2.77mm，与常规环戊烷发泡体系在5min脱模时间条件下的数值相当，比低导热环戊烷体系4min脱模时低0.57mm。通过以上数据可知：由于发泡体系泡沫膨胀尺寸的稳定性会直接对冰箱生产过程中箱体、门体的发泡生产效率产生影响，因此在选用高性能环戊烷发泡体系的条件下，冰箱制造中箱体、门体发泡完后膨胀尺寸更为稳定，并且可结合实际生产需求缩短脱模时间，以达到降低能源消耗，提升生产效率的目的。

3.3导热性能

在诸多会对冰箱能耗产生影响的因素当中，聚氨酯硬泡的导热系数对其影响程度最为明显。因此，在对环戊烷发泡体系性能优劣进行评价的过程当中，泡沫导热系数所扮演的角色是至关重要的。本实验选用标准尺寸兰芝模（2000mm*200m*50mm）和实箱作为泡沫性能基础评定模具，对其在2-18℃条件下的泡沫导热系数作为对比。

验证结果显示：对于高性能环戊烷发泡体系而言，可以在无需对聚氨酯发泡设备以及专用夹具进行改造的前提条件下，达到与低导热环戊烷发泡体系相当的导热系数值。同时，与常规环戊烷发泡体系相比，导热系数优化接近2.0%，对冰箱整体能耗有一定程度上的改善效果。

4 结束语

本文对冰箱用高性能环保聚氨酯发泡材料及其相关性能进行研究分析，通过上述相关分析认为，相较于常规环戊烷体系而言，高性能环戊烷体系不但维持了原有的设备以及工艺条件，同时从以下几个方面提升了其环保性能：第一，大大降低了聚氨酯硬泡的填充量;第二，促进了生产效率的提升，以达到节约能源的目的;第三，实现了对聚氨酯硬泡导热系数的优化。

参考文献：

[1]尹良敏，李静.冰箱用聚氨酯发泡剂的发展趋势[J].广州化工，2015，（21）：43-45.

[2]曾红，邱红历.冰箱聚氨酯环戊烷高压发泡模塑生产成套设备的安全要点[J].聚氨酯工业，2010，25（3）：34-37.

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