聚氨酯發(fā)泡行業(yè)已經(jīng)大部分轉(zhuǎn)向使用“更清潔”的發(fā)泡劑，目前主要是致力于優(yōu)化配方，使生成的泡沫更易加工，成本更低。在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)候，行業(yè)受到前所未有的材料和能源價(jià)格上漲的沖擊，使后一個(gè)目標(biāo)尤其具有挑戰(zhàn)性。替代發(fā)泡劑也有自己的性能難題需要解決，如系統(tǒng)相容性、流動(dòng)性、絕緣值和尺寸穩(wěn)定性等方面。
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| Oxid公司的新型高功能聚酯多 元醇可以微調(diào)HFC-245fa硬 噴涂配方，生成尺寸穩(wěn)定、 一級(jí)防火的泡沫，用于墻面 隔熱保溫。 |
“生態(tài)環(huán)保”聚氨酯（PUR）配方在滿足市場(chǎng)性能要求的同時(shí)成本降低，這是最近在休斯敦召開的聚氨酯2005年技術(shù)展覽會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)，這次會(huì)議由聚氨酯工業(yè)聯(lián)盟發(fā)起。
許多報(bào)告談到建筑用硬泡材料，其目標(biāo)是在保持性能的同時(shí)降低發(fā)泡劑成本和泡沫密度。發(fā)言者討論了致力于達(dá)到這些目的的新型多元醇和表面活性劑。提升至通用板材層壓機(jī)承諾可獲得更短的維修停機(jī)時(shí)間。
汽車行業(yè)新發(fā)展包括最新的模內(nèi)噴涂聚氨酯制皮技術(shù)，和新型不揮發(fā)添加劑，可顯著降低汽車座椅生產(chǎn)時(shí)和生產(chǎn)后的揮發(fā)性有機(jī)化合物。
另外也討論了創(chuàng)新的模塊式工具系統(tǒng)，它使冷藏和冷凍箱的生產(chǎn)成本更低，靈活性更高。
發(fā)泡劑最新進(jìn)展
目前幾乎所有主要硬泡行業(yè)都完成了向臭氧損耗潛能值（ODP）為零的發(fā)泡劑的轉(zhuǎn)化，大多數(shù)都依賴HCFC-141b作為主要的第一代替代物，來替代目前禁止的全氯氟烴（CFCs）。
目前主要的發(fā)泡劑包括氫氟烴—主要是HFC-245fa（$4/lb），以及在較少程度上HFC-134a（$2/lb）。它們通常用水量較高，可與二氧化碳共發(fā)泡。第二類主要發(fā)泡劑是碳?xì)浠衔铩愇焱椤⒄焱楹铜h(huán)戊烷（50￠至60￠/lb）。也有更新的Foam Supplies公司提供的以甲酸甲基為基礎(chǔ)的Ecomate，可單獨(dú)供應(yīng)或提供共混物，價(jià)格和戊烷在同一價(jià)格范圍。據(jù)說Ecomate的絕緣性在高性能HFC-245fa和戊烷之間。
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| 亨斯邁先進(jìn)材料中心的研 究表明異戊烷/正戊烷共混 物與廣泛使用的環(huán)戊烷/異 戊烷共混物相比，產(chǎn)品具 有更高的抗壓強(qiáng)度，且成 本更低。 |
HFC-245fa以Enovate 3000為商品名，北美唯一的生產(chǎn)商是公司（Honeywell International），它在灌注產(chǎn)品隔熱保溫（冰箱和熱水器）方面占主導(dǎo)地位，在墻、屋頂、容器和溫泉浴室用硬噴涂發(fā)泡保溫方面也處于領(lǐng)先地位。
在對(duì)成本更為敏感，主要應(yīng)用于屋頂?shù)木郛惽杷狨ィ≒IR）板材隔熱保溫領(lǐng)域，已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用戊烷。
整體轉(zhuǎn)變的一個(gè)例外是金屬面發(fā)泡板，它仍允許使用ODP值較低的HCFC 22和142b，聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)局（EPA）的目標(biāo)是在2010年前終止使用。行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)仍主張，盡管HFC-245fa也是一種候選材料，但基本上使用戊烷，這個(gè)行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了顯著變化。
這次會(huì)議上，F(xiàn)oam Supplies公司報(bào)道其Ecomate產(chǎn)品，在過去四年里已應(yīng)用于飲水機(jī)和大型冷卻器的隔熱保溫，現(xiàn)在又開發(fā)了新用途，用于灌注領(lǐng)域，如門板的生產(chǎn)。公司與某些大型多元醇和表面活性劑供應(yīng)商共同努力，發(fā)現(xiàn)了在其它硬泡行業(yè)的應(yīng)用潛力，如在板材中替代戊烷；用于顧慮HFC-245fa成本的噴涂發(fā)泡；也許甚至能用于更保守的電器行業(yè)。
據(jù)公司介紹，Ecomate具有高溶解性、低分子量、較高的發(fā)泡效率和低揮發(fā)性，用量可低于HFC-245fa和HCFC-141b。例如，一個(gè)HCFC-141b用量為15%的系統(tǒng)可能只需要5%至6%的Ecomate就可以獲得同樣的密度。
不論使用哪種發(fā)泡劑，了解在加工過程中發(fā)生了什么變化都是發(fā)泡配方設(shè)計(jì)師最為關(guān)心的?！罢页鲇卸嗌侔l(fā)泡劑在聚合物基體中，有多少保留在泡孔中對(duì)于配方的優(yōu)化非常關(guān)鍵，也是泡沫性質(zhì)的決定性因素，”Mary Bogdan解釋道，他是位于紐約州水牛城（Buffalo）的研究實(shí)驗(yàn)室Enovate技術(shù)服務(wù)和應(yīng)用集團(tuán)的首席科學(xué)家。
的研究員確定目前還沒有單一的分析技術(shù)可以很容易地定量發(fā)泡劑在聚氨酯泡沫中的分布。因此，他們正在研究一種實(shí)用經(jīng)濟(jì)的方法來確定發(fā)泡劑在聚合物和泡孔氣體中的含量，以及發(fā)泡反應(yīng)時(shí)發(fā)泡劑的排放量。
最佳屋頂板
根據(jù)亨斯邁先進(jìn)技術(shù)中心（Huntsman Advanced Technology Center）的研究結(jié)果，PIR板材制造商有機(jī)會(huì)通過選擇使用戊烷發(fā)泡劑，在保持并增強(qiáng)性能的同時(shí)降低成本。在最初不使用氟氯烴（HCFCs）時(shí)，許多PIR板材制造者選擇80/20環(huán)戊烷/異戊烷混合物。亨斯邁的研究人員研究了改變戊烷組分對(duì)PIR板材關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)的影響，正如ASTM C1289 2001版所定義的一樣，與1998版相比，它對(duì)厚度方向的最低抗壓強(qiáng)度和板材的尺寸穩(wěn)定性提出了更嚴(yán)格的要求。
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用七種發(fā)泡劑組合測(cè)試了配方：80/20環(huán)戊烷/異戊烷；100%異戊烷；70/30異戊烷/正戊烷；30/70異戊烷/正戊烷；100%正戊烷；64/28/8異戊烷/正戊烷/異丁烷；以及73/19/8環(huán)戊烷/異戊烷/異丁烷。
結(jié)果顯示全異戊烷或者富含異戊烷與正戊烷的混合物都具有在保持或增強(qiáng)性能同時(shí)節(jié)約成本的最大潛力（如圖）。據(jù)研究人員介紹，由于異戊烷和正戊烷的價(jià)格比環(huán)戊烷低很多，可以降低成本。另外，抗壓強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)指出單獨(dú)使用異戊烷或者異戊烷作為主要成分與正戊烷共混，制成的板材在滿足結(jié)構(gòu)、隔熱保溫和耐火要求的同時(shí)，具有更低的泡沫密度和更低的成本。
墻用阻燃噴涂泡沫
HFC-245fa是最合理的用于內(nèi)墻噴涂隔熱保溫的“清潔“發(fā)泡劑，因?yàn)樗幌笪焱榛驓鈶B(tài)HFC-134a的那樣需要昂貴的設(shè)備改進(jìn)。不過245fa向配方設(shè)計(jì)師提出了三頂關(guān)鍵挑戰(zhàn)，而這些對(duì)于HCFC-141b是不成問題的。第一，它較低的沸點(diǎn)（低于60F）會(huì)引起材料處理和圓筒中蒸氣壓力問題。第二，相對(duì)于HCFC-141b，不含氯和較高的碳?xì)浜繙p弱了其耐火性能，使其很難通過防火一級(jí)（4英寸厚）。第三個(gè)劣勢(shì)就是其較高的成本。
針對(duì)這一權(quán)衡比較，Oxid L.P.公司的研究人員計(jì)算出怎樣使用高功能多元醇混合物來微調(diào)HFC-245fa聚氨酯噴涂配方，以獲得尺寸穩(wěn)定的一級(jí)防火墻用隔熱保溫泡沫。在一系列研究中，Oxid公司把HFC-245fa的填充量限制在總樹脂共混料的8-9%（通常為12-15%），剩余的發(fā)泡劑用水代替。這樣解決了蒸汽壓力問題，但由于異氰酸酯/水反應(yīng)生成大量的二氧化碳，犧牲了尺寸穩(wěn)定性。通過使用最新開發(fā)的具有更高功能性的聚酯多元醇，允許在多元醇總混合物中聚酯含量更高，因而研究人員能夠降低水含量。
Oxid公司的新型Terol 256和925聚酯多元醇可生產(chǎn)尺寸穩(wěn)定、一級(jí)防火（4英寸）泡沫。當(dāng)樹脂中聚酯含量超過42%，水含量低于2%時(shí)可獲得最低的煙霧不透光度。研究人員發(fā)現(xiàn)Terol 925由于具有較高的功能性，填充量甚至有希望高達(dá)45%。
新型應(yīng)用表面活性劑
據(jù)報(bào)道GE Silicones公司的新型硅膠表面活性劑可以改善以O(shè)DP值為零的發(fā)泡劑發(fā)泡的冰箱和熱水器灌注硬泡。例如，我們看到新型Niax L-6952可以使HFC-245fa泡沫的流動(dòng)性和隔熱保溫性能最大化。
GE公司的研究人員也提到戊烷發(fā)泡泡沫，因?yàn)槲焱樵絹碓狡占啊绕涫窃跉W洲—這主要是由于其相比HFC-245fa，較低的成本和更小的全球變暖趨勢(shì)。我們發(fā)現(xiàn)新型Niax L-6885在環(huán)戊烷發(fā)泡泡沫表現(xiàn)最好，可以提高流動(dòng)性、隔熱保溫性能，和溶解性—一個(gè)使用戊烷經(jīng)常遇到的難題。目前發(fā)泡劑還在試驗(yàn)異戊烷和正戊烷，它們兩種的樹脂相容性都比環(huán)戊烷差，為此GE公司開發(fā)了Niax L-6889，它可提供更高的戊烷溶解性能。
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| Hennecke機(jī)械公司泡沫 板材層壓機(jī)的一種最新 升級(jí)是液壓混合頭，比 以前型號(hào)所需清洗頻率 更低。 |
高性能層壓機(jī)
（Bayer）旗下的Hennecke機(jī)械集團(tuán)報(bào)道了其板材層壓機(jī)的最新進(jìn)展，近十年來它在北美地區(qū)已得到廣泛應(yīng)用。據(jù)Hennecke公司介紹，它的特色是以兩臺(tái)交流發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是一臺(tái)來驅(qū)動(dòng)兩根傳輸皮帶。這一改變減少了機(jī)械部件，如偶合器和齒輪箱的數(shù)量，從而減少了維護(hù)。
為了對(duì)抗小塊泡沫常見的聚集，它在生產(chǎn)時(shí)會(huì)破壞板材邊緣，在層壓皮帶下變得更緊密，Hennecke公司在機(jī)器的兩邊沿底邊添加了新的出渣門。門可以在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)現(xiàn)有層壓機(jī)翻新改進(jìn)。
Hennecke公司也有一種新型液壓混合頭，與標(biāo)準(zhǔn)彈簧頭或氣動(dòng)型號(hào)相比，所需操作維護(hù)最少。目前操作者可以在注射器清潔間進(jìn)行多次灌注，灌注開始和完成快速清潔。在不灌注時(shí)，新型混合頭再次循環(huán)化學(xué)品。
噴涂制皮新發(fā)展
巴斯夫（BASF）公司、Linden公司（Linden Industries）和Cannon公司展出了最新的聚氨酯噴涂制皮設(shè)備和材料，生產(chǎn)的產(chǎn)品具有彈性體皮層和剛性/柔性泡沫型芯。他們聚焦于“軟皮”汽車用途，如控制臺(tái)、儀表板、儀表盤和內(nèi)飾門板，聚氨酯是除PVC、TPU和TPO以外的另一選擇。
瑞士Isotherm公司的新型噴涂制皮設(shè)備（最新由Linden公司提供）已經(jīng)用于制造醫(yī)藥墊和拖拉機(jī)座椅襯墊。Linden公司目前致力于把此設(shè)備用于汽車內(nèi)飾件，因?yàn)樗试S超薄均勻的皮層噴涂，最薄可達(dá)0.3至0.4mm，產(chǎn)量低至10g/sec。
噴涂制皮技術(shù)的最新發(fā)展是取代高壓計(jì)量設(shè)備 — Isotherm公司的PSM 90和PSM 3000—用于低壓混合。自清潔高壓混合頭因?yàn)槊看喂嘧⒑鬅o需溶劑沖洗，提高了生產(chǎn)率。
Cannon公司的新型噴涂制皮系統(tǒng)把聚氨酯彈性體噴入受熱開口模具，讓成品部件具有皮制外觀和感覺。機(jī)器為緊湊型單框架設(shè)計(jì)，包括受壓日槽、帶磁力連軸器的徑向活塞泵、帶體積流量計(jì)和變頻驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)控制、低壓和高壓化學(xué)過濾器及流量速率顯示。
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| 噴涂制皮聚氨酯彈性 體技術(shù)可以生產(chǎn)帶聚 氨酯皮層的汽車襯墊， 它能夠挑戰(zhàn)其它面層 材料，如PVC、TPU 和TPO。 |
Cannon公司液壓混合頭為自清潔高壓型。裝在混合頭上的還有一根棒、噴嘴和用于溶劑清潔棒及噴嘴的沖洗盒。棒允許噴入儀表盤上很深的切槽內(nèi)。
Cannon公司的另一新產(chǎn)品是附加注射系統(tǒng)，允許根據(jù)需要在混合頭引入多股顏料流。它可提供第三種組份的實(shí)際上瞬時(shí)注射。操作者可以在一個(gè)模具上噴上一種皮層顏色，然后在下一個(gè)模具加上另一種不同顏色皮層。Cannon公司的實(shí)現(xiàn)途徑是：在需要著色劑時(shí)瞬間降低多元醇和異氰酸酯的流動(dòng)速率，然后在著色劑不再需要時(shí)，把組份的流動(dòng)速率重新恢復(fù)正常。
巴斯夫公司報(bào)道了其Elastoskin芳香族聚氨酯彈性體，它是一種100%固體雙組份系統(tǒng)，在噴涂噴嘴前立即混合，隨后馬上開始反應(yīng)。如果是噴在熱模具上，60秒內(nèi)就可以脫模。Elastoskin在低硬度下具有較高的拉伸強(qiáng)度，低溫感覺始終如一。它已經(jīng)被用于別克（Buick）、奧茲莫比爾（Oldsmobile）和卡迪拉克（Cadillac）等車型的儀表板和門板，大多數(shù)情況下成本低于聚氯乙烯和其它皮層材料。
“不揮發(fā)”添加劑
聚氨酯添加劑供應(yīng)商面臨挑戰(zhàn)，要為汽車和其它工作用途提供低揮發(fā)或不揮發(fā)的添加劑?？諝饣ぎa(chǎn)品公司（Air Products and Chemicals）報(bào)道了其不揮發(fā)的催化劑和表面活性劑，用于汽車座椅和其它用途的高回彈成型泡沫。新型Dabco NE 1070和NE 300催化劑是相對(duì)常用叔胺的另一種選擇，許多叔胺在特定條件下會(huì)揮發(fā)。空氣化工產(chǎn)品公司使催化劑功能化，與異氰酸酯反應(yīng)，共價(jià)接合在聚合物網(wǎng)絡(luò)上，這樣催化劑在成品中就不會(huì)揮發(fā)。空氣化工還通過較高的分子量和極性，降低了催化劑的氣味和揮發(fā)性。
通過一種創(chuàng)新的不揮發(fā)硅膠表面活性劑Dabco DC 6070，這些催化劑的性能得到進(jìn)一步增強(qiáng)。據(jù)報(bào)道包含這兩種產(chǎn)品的高回彈泡沫其總體揮發(fā)量顯著降低。不過研究人員發(fā)現(xiàn)用這種新型催化劑生產(chǎn)的TDI泡沫，其濕老化物理性能只能勉強(qiáng)滿足OEM技術(shù)要求。于是又開發(fā)了XF-U13015，據(jù)報(bào)道這種添加劑可以讓熱老化和濕老化性能重新滿足技術(shù)要求，也顯著提高了撕裂強(qiáng)度和壓縮變定。這種新型添加劑將很快商業(yè)化。（完）
（轉(zhuǎn)載）
