[发明专利]采用正戊烷为发泡剂的太阳能热水器用组合料及其制法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯泡沫塑料技术领域，具体涉及一种采用正戊烷为发泡剂的太阳能热水器用组合料及其制法。

背景技术

2006年世界太阳能总运行保有量168M m²，相当总装量118GWth，供能700亿kWh，当年中国为90M m²，太阳能热利用占53.6％。1990后中国逐渐成为生产与使用大国，中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场，并仍在以每年20％-30％的速度递增。

太阳能行业PU(聚氨酯)用途主要是太阳能热水器的水箱的夹层腔体的填充和保温，由于聚氨酯在发泡过程中可以很好的结合成一体，保温性能高，聚氨酯被得到广泛应用。

太阳能行业在95、96年开始使用聚氨酯发泡，此时该行业大多是用聚苯泡沫成型后塞到夹层里起保温作用，随着行业对聚氨酯的逐渐了解和认识，1997-2000年大多还经历过半发泡保温过程，也就是紧贴内胆部分用一半聚苯泡沫，再用聚氨酯浇注加以填充，聚氨酯发泡体积约占一半，保温效果较前者大大提高。2000-2003年太阳能行业开始逐渐转为全部用聚氨酯泡沫发泡保温。

太阳能行业目前正在制定相关标准，由于在发展前期没有标准可言，一是高压发泡设备，环形生产线，少次(1-3次)浇注为主的生产线方式。二是中、低压发泡设备，多次(7次以上)浇注为主的生产方式。目前具备规模的逐渐转为第一种发泡方式。

高压发泡设备少次成型的环形生产方式对于发泡材料技术要求较高，由于太阳能内胆壁较薄，承担发泡压力小，一次性浇注方式的推广受制于内胆的承受压力和外皮的接缝咬合工艺。要求聚氨酯发泡材料在发泡过程中流动性好，发泡压力低，熟化快的特点，整体填充密度在40-43kg/m³之间。

中、低压多次浇注成型的方式由于是半自由发泡方式，一端为敞开式浇注，特别是在冬天密闭的发泡空间内，聚氨酯发泡料要求发泡气味小，发泡料的反应时间较前者要快，发泡压力较小，流动性一般，整体填充密度在38-42kg/m³

太阳能行业这几年呈高速发展，现在出现多极化发展的状况。皇明太阳能目前全部使用141b型组合聚醚，在02年曾试验过全水发泡体系，没有批量生产，245fa体系曾关注过，没有采用。力诺、太阳雨公司06年陆续与霍尼韦尔公司合作采用245fa发泡体系，目前由于成本高原因，仅小批量使用。北京桑普太阳能06-08年出口欧洲的太阳能为使用全水体系组合聚醚，量较小。其他太阳能厂家目前均为141b发泡体系。

由于上述所说太阳能行业无氟替代方向出现多极化发展，已经陆续进行了全水、141b、245fa等体系的实验级验证和小批量使用，随着全球气候的变化无常和加速变暖，环保问题已经成为重要事宜，也尽管规定2030年全面停止HCFC的生产和消费，到2013年把我国HCFC消费量冻结到2009和2010年的平均水平(基线水平)，并在2015年削减10％，但随着全球经济的发展，HCFC-141b发泡剂的替代已经显得很迫切，生产企业应该根据自己企业的特点在产品能效、成本和安全等方面综合考虑，积极响应国家政策的号召和环保要求，领先一步尽早制定淘汰计划。

作为第三代的发泡剂，正戊烷具有如下特点：

(1)ODP值为零，GWP值较低，符合环保要求，采用戊烷发泡技术，可以一次到位，避免再次替换。

(2)可燃物，容易爆炸。

(3)泡沫的密度低，泡沫的芯密度最低可以降到34kg/m³，从而降低泡沫的使用量，降低了发泡料的成本。

(4)泡沫的流动性和脱模性提高，泡沫的密度分布更加均匀，脱模时间降低，提高了工作效率。

由于正戊烷具有一定的危险性，所以要做到以下几点：(1)正戊烷应该存放在远离人员密集的区域，并且储料罐要埋在地下；(2)正戊烷的使用应该限制在一定的区域内；(3)禁止与生产操作无关的人员进入使用正戊烷的区域内；(4)所有使用设备要具有防爆装备；(5)生产区内要有防静电设备；(6)生产区要有正戊烷检测报警装置；(7)生产区要有良好的通风、排气装置。

戊烷类发泡剂在其他领域已经使用了几十年，甚至在冰箱行业也已经使用了10年左右，没有发生一起安全事故，因此，只要严格按照安全操作规程生产，事故是完全可以避免的。

各类发泡剂物性参数见下表：