PUR技术进展状况

刘建国

新技术开发注重环保，作为一个年均增长率长期高于全球经济增长率的产业，PUR工业迅猛发展的势头有赖于其技术的快速发展及应用领域的不断拓展。在众多新产品的开发中，PUR发泡剂的研究工作尤为引人关注。根据蒙特利尔协议的要求及修订后的《我国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，泡沫塑料行业应在2010年前完全停止使用氯氟烃类化合物作为发泡剂，2005年前大型PUR泡沫塑料企业完成CFC一11的替代工作。
所采用的替代技术大致为：
（1）连续环状软质泡沫塑料用二氯甲烷作发泡剂，要结合快速熟化和液态二氧化碳发泡法；
（2）箱式软质泡沫塑料采用二氯甲烷和减压发泡；
（3）半硬质泡沫塑料用HFC一141b、戊烷或二氧化碳发泡。因此开发全新的CFC发泡剂替代物已成为各科研机构研究的重点。
刘贤明对低发泡工艺进行了潜心研究。邱颜臣等论述了氯氟烃（CFC一11）替代品环戊烷的性质及其制作的硬质PUR泡沫塑料在全无氟绿色冰箱中的应用研究成果，解决了环戊烷发泡剂易燃、易爆及在聚醚多元醇中溶解性差的问题。
关志强等研究了碳氢发泡新一代替代技术。根据环戊烷一异戊烷发泡制备PUR硬泡技术在冰箱中的应用情况，并从发泡工艺及性能上与环戊烷发泡体系进行了比较。
结果表明，与环戊烷发泡体系相比，环戊烷一异戊烷发泡体系的加工工艺性良好，冰箱发泡灌注量减少了7%，泡沫塑料的密度减小10%，且尺寸稳定性好，密度分布较环戊烷发泡体系均匀。
苏莉探讨了低密度软质PUR泡沫塑料全水发泡代替氯氟烃的技术路线，结果表明，新的全水发泡配方体系可使软质块状泡沫塑料的密度降至15～20kg/m，模塑型泡沫塑料的密度降至25kg/m3，而其力学性能保持良好状态。
王宏伟对硬质PUR泡沫塑料用4类零臭氧消耗潜值（ODP）发泡剂[水、碳氢化合物、全氯烷、氢氟烃（HFC）]等的发泡特性进行了比较，并着重以HFC一134a和HFC一356为例介绍了氢氟烃发泡剂在硬质PUR泡沫塑料中的应用。
从这些研究结果不难看出，软质泡沫塑料生产中的CFC替代大多以二氯甲烷路线作为过渡。在零ODP替代路线中，以二氧化碳发泡的技术进步最快。当然，也可以用HFC类物质作为零ODP替代，但该类物质中的优先选择目标还未正式工业化，技术经济上还有待进一步评估。采用环戊烷及二氯甲烷发泡可以制得具有良好皮层的自结皮泡沫塑料产品，但该方法在安全生产方面所需的严格措施与代价令企业难以普遍接受，新一代的零ODP物质如1，1，1，3，3一五氟丙烷(HCFC一245fa)和1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC一365fmc)可望成为较理想的最终替代物质。在硬质PUR泡沫塑料方面，对于导热系数要求不是特别严格的场合，采用全水发泡是一种较为简便的选择，对于要求较高的场合（如建筑板材）替代问题比较复杂。在研究发泡剂的同时，也应在原料的选择、工艺路线的优化及韧性改善等方面进行深入研究。
对于硬质PUR泡沫塑料用助剂也有人在研究，并取得了较好的成果。其中氨类催化剂发展较快，双(二甲氨基乙基)醚已由江苏化工研究所研制成功并商品化。黎明化工研究院也研制成功了这种催化剂并已投产。金坛助剂厂等几家企业生产的Ⅳ，Ⅳ。二甲基环己氨在硬质PUR泡沫塑料中有着广泛的用途。用于模塑发泡的多种新型催化剂（包括延迟催化剂）也已商品化。山西东安化工厂、沧州精细化工试验厂、浙江诸暨市精细化工实业公司、湖北省化工研究设计院等单位生产的辛酸亚锡中锡的总含量大于28%，亚锡量大于总锡量的96%。北京埃尔夫阿托综合稳定剂有限公司是国内最大的二月桂酸二丁基锡的生产厂家。硬质PUR泡沫塑料用的有机硅稳定剂和软质泡沫塑料用的硅一氧碳型泡沫稳定剂也早已工业化。江苏省化工研究所、上海高桥石化公司化工三厂、浙江大学精细化工厂等企业均有新产品投放市场。中国石化天津分公司研究院也开发和生产了软质PUR泡沫塑料用泡沫稳定剂(匀泡剂)，该产品是（硅树脂/聚氧化烯烃）共聚物，也是软质PUR泡沫塑料的重要助剂。现计划投资2000万元建设1kt/a的软泡匀泡剂。该软泡匀泡剂的附加值较高，据称其原料成本约2万元/t，加上其它成本，总生产成本不超过2.2万元/t，而进口软质PUR软泡匀泡剂的售价为5万元/t。
在阻燃方面，含氮阻燃剂、膨胀型阻燃剂、无机阻燃剂、可膨胀石墨阻燃剂等在PUR泡沫塑料的阻燃方面都可发挥重要作用，无卤阻燃剂已成为高分子材料阻燃剂发展的主流，得到了蓬勃发展，涌现出了不少新产品；但各种新型阻燃剂的阻燃性能和制作工艺还不尽完美，应进一步研制开发和改进，以得到符合要求的新型高效无卤阻燃剂。