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滄州盛邦管道集團有限公司
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聚氨酯硬質泡沫塑料保溫管使用環保型材料后的散熱損失
2018-11-8 閱讀(256)
聚氨酯硬質泡沫塑料保溫管使用環保型材料后的散熱損失
聚氨酯硬質泡沫塑料保溫管在直埋使用中的導熱系數主要取決于以下幾方面的因素：
λ 總 =λ 氣 +λ 基 +λ 輻 +λ 對當聚氨酯硬質泡沫塑料用于直埋管道時，影響其導熱系數的主要因素為：泡孔內氣體的導熱系數，原料助劑及發泡工藝引起的泡孔結構變化，孔內氣體擴散引起的絕熱性能變化，泡沫密度，含水率，介質溫度等。其中泡孔內氣體的導熱系數 λ 氣 起主要作用，占 60%以上。而直埋管泡沫密度要求≥60 kg/m 3 ，泡孔孔徑較小，結構相對穩定。對流及輻射的作用 λ 輻 ，λ 對 幾乎可以忽略，沒有泡孔存在的聚氨酯基材上導熱系數 λ 基 僅僅因密度不同而變化。所以，當聚氨酯硬質泡沫塑料用于直埋管道時，不同發泡材料對其導熱系數的影響較大，當前CFC-11 在我國已進入全面禁止使用時期，預計 2010 年前會*停用，所以，對替代品性能指標（尤其是導熱系數等性能）的確定可以說非常重要。以下是對不同發泡體系材料在密度為 65 kg/m 3 ~75kg/m 3 條件下相關性能的實測值。
與 CFC-11 相比，R141b 的 ODP 值及 GWP 均低得多，但其并不是“0”ODP 值的材料，并且它的極性較高，能夠對成品泡孔結構產生軟化增塑作用，影響到保溫結構硬質泡沫塑料的壓縮強度；同時 141b 從泡孔中溢出擴散的速度會明顯增加，導致泡沫的尺寸穩定性明顯降低。這些缺陷雖經近幾年在不同行業和領域使用中的不斷改進，已見明顯成效，但在直埋供熱管道行業，因其承受高溫、高壓及自身密度較其他使用場合大很多等特點，141b 發泡體系在綜合性能比較中與其他幾種方式始終存在一定的差距。并且 141b 仍就會對地球上空的臭氧層產生破壞，所以，終還會被“0”ODP 值的材料所取代，美國已經于 2003 年，日本和歐盟也于 2004 年禁止使用 141b 作為發泡劑。
環戊烷體系是“0”ODP 值的材料，GWP 很小，資源豐富價格低，室溫下為液體，發泡時物料流動性好。不足之處是此類物質為易燃、易爆揮發性有機化合物（VOC），需安全保障設施，還要嚴格控制生產操作工藝，生產和設備投資、成本相對較大，尤其在用于制作大型直埋供熱管道的設備上表現得更為突出；并且制得的成品硬泡導熱系數略大于 141b 作為發泡劑的體系。全水發泡（CO 2 ）體系，水及反應產生的 CO 2 氣體 ODP 值為 0，無毒，無 VOC,加工生產過程風險小，在環保和安全方面存在明顯優勢，并且生產加工過程操作工藝簡單，對發泡設備環境無特殊要求，制作成本相對較低。這種發泡體系缺點也相對突出，首先，異氰酸酯與水反應快速劇烈，會釋放大量熱，使得反應混合物流動性迅速降低，注料成型時要充滿整個大容積異型結構模具，確實存在一定難度；第二，CO 2 氣體分子小，容易從泡孔中向外擴散，導致泡沫收縮，尺寸穩定性差，要提高其尺寸穩定性，需通過增加密度和其它手段實現；第三，CO 2 氣體導熱系數高，會使硬泡整體導熱系數增加，達到相同保溫效果時，保溫層必須加厚從而導致成本增加；第四，聚氨酯硬質泡沫塑料保溫管發泡壓力和溫度都比較高導致泡沫塑料與基材粘接性差，對保證直埋管道保溫層結構的 “三位一體”不利。
綜上所述，幾種發泡體系各有利弊，考慮到 CFC-11，141b 在發達國家已經基本停用的現實情況，在我國的應用也會很難。因此，目前直埋供熱管道行業使用較多、較廣的無疑是全水發泡（CO 2 ）體系，這與其要求高密度、高抗壓強度、低吸水率的特性有關。
實際上作為直埋熱管道用料，全水發泡（CO 2 ）體系由于以上提到的缺點，并非較佳選擇，但經過原材料供應商近些年的不斷改進，這種體系已經可以滿足包括歐洲標準 EN 253:2003 和行業標準 CJ/T114-2000 的要求。甚至在某些原本性能不太理想的方面已經可以達到或超過其他發泡體系的技術指標。這中間包含了科研人員大量的技術改進、創新工作。需要指出的是目前不是所有的全水發泡體系都能夠真正達到以上標準中的技術要求，市場上很多產品還停留在相當低的技術層次，很多基本的使用功能尚不能滿足，甚至有些所謂的全水發泡環保體系也存在一定的虛假宣傳成分。因此，我們在聚氨酯硬質泡沫塑料保溫管行業力推環保體系的同時必需嚴格把好質量關，同時盡力降低成本，真正促進本行業的技術進步
