二甲醚用作泡沫PU发泡剂可行

  • 2015-06-01 17:10:00
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目前二甲醚作为可替代柴油资源的清洁燃料,得到了大力推广应用。同时,作为一种具有易压缩、冷凝、汽化特性的新兴基本化工原料,二甲醚还可望用于气溶胶、气雾剂和发泡剂等许多用途。与现在使用较多的环戊烷、环异戊烷类发泡剂相比,二甲醚用于泡沫聚氨酯(PU)发泡剂具有比较优势。中北大学(原华北工学院)塑料研究所所长贾润礼教授对二甲醚的多种特性以及目前的产能和价格进行综合分析后,日前得出了这一结论。

用作聚氨酯发泡剂可行

二甲醚的毒性极低,在大气层中约10天左右就可降解为二氧化碳和水,ODP(臭氧消耗潜值)为零,因而不会造成环境污染和影响臭氧层。同时,二甲醚对极性和非极性有机物质均有高溶解性,易溶于水,与大多数溶剂都能混匀;与少量高沸点HFC(氢氟烃)及高沸点溶剂混合还能得到常温为液态、不燃的混合物。贾润礼认为,二甲醚的这些特性既可保证聚氨酯泡沫的生产安全,又对现行聚氨酯泡沫生产设备具有广泛适应性,同时与聚醚多元醇的互溶性有利于提高聚氨酯泡沫的发泡效率和尺寸稳定性。此外,二甲醚还是一种理想的CFC(氯氟烃)-11替代品。这些特性使二甲醚从理论上具备作为聚氨酯发泡剂的可能。目前,我国二甲醚价格每吨为4000多元,产能已经达到400万吨,而现在使用较多的环戊烷、环异戊烷类发泡剂市场价格每吨都在1.5万~1.8万元左右,因此二甲醚作为聚氨酯发泡剂在经济上具有可行性。

贾润礼介绍,现在国内部分企业及国外公司开始用水作聚氨酯发泡剂,但需要其他助剂,综合成本每吨高达1.7万~1.8万元。二甲醚可与水互溶的特性使其很容易应用于全水发泡路线,有助于改善全水发泡聚氨酯泡沫强度低、稳定性差、绝热性差的缺陷,并可减少多异氰酸酯的用量。此外,二甲醚用于全水发泡体系中还可显著降低体系黏度,提高体系中各组分的混匀性。虽然二甲醚沸点较低,但与水互溶后,二甲醚/水的共沸点显著提高,因此在水发泡体系的各种发泡工艺中应用时仍可使用现行设备。

安全性比烷烃发泡剂高

贾润礼指出,目前烷烃类发泡剂中的环戊烷、环异戊烷类发泡剂广泛应用于聚氨酯发泡的主要原因是其具有的零ODP值、沸点较高、温室效应很小、无毒、常温下为液态等特性。但它同时具有的易燃、易挥发等特性,使其作为发泡剂使用时必须对现有计量、储存、发泡设备进行较大改造。另外,烷烃类发泡剂在聚醚多元醇中的溶解性较差,必须使用经改性的多元醇和特殊助剂,使环戊烷、环异戊烷类发泡剂的应用受到限制。与其相比,二甲醚同样具有零ODP值、温室效应很小、无毒、资源丰富、价格低的优点。

二甲醚在常温下呈气态,但如果与少量高沸点烷烃混合,可得到常温下的液态混合物,而且其爆炸极限比戊烷高一倍,安全性相对较高,与少量HFC或HCFC(含氢氟氯烃)混合就可达到不燃效果。此外,二甲醚与多元醇的互溶性有利于提高聚氨酯泡沫的发泡效率和尺寸稳定性。

成本比含氟发泡剂低

据介绍,含氟发泡剂有HCFC、HFC、PFA(全氟烷烃)、HFE(氟代醚)四类。与这4种含氟发泡剂相比,二甲醚在大气层中的寿命比其中任何一种都短,并且成本低,如单独使用则发泡工艺性相当于气态HFC,但二甲醚在多元醇中的高溶解性又使它的泡沫性能好于HFC发泡体系的泡沫;如果与少量高沸点溶剂及高沸点HFC混合使用则完全可达到不燃和常温为液体的状态,能够适应高沸点HFC发泡体系现在使用的设备和工艺。
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