聚氨酯硬质泡沫塑料保温管使用环保型材料后的散热损失

聚氨酯硬质泡沫塑料保温管在直埋使用中的导热系数主要取决于以下几方面的因素：
λ 总 =λ 气 +λ 基 +λ 辐 +λ 对当聚氨酯硬质泡沫塑料用于直埋管道时，影响其导热系数的主要因素为：泡孔内气体的导热系数，原料助剂及发泡工艺引起的泡孔结构变化，孔内气体扩散引起的绝热性能变化，泡沫密度，含水率，介质温度等。其中泡孔内气体的导热系数 λ 气 起主要作用，占 60%以上。而直埋管泡沫密度要求≥60 kg/m 3 ，泡孔孔径较小，结构相对稳定。对流及辐射的作用 λ 辐 ，λ 对 几乎可以忽略，没有泡孔存在的聚氨酯基材上导热系数 λ 基 仅仅因密度不同而变化。所以，当聚氨酯硬质泡沫塑料用于直埋管道时，不同发泡材料对其导热系数的影响较大，当前CFC-11 在我国已进入全面禁止使用时期，预计 2010 年前会*停用，所以，对替代品性能指标（尤其是导热系数等性能）的确定可以说非常重要。以下是对不同发泡体系材料在密度为 65 kg/m 3 ~75kg/m 3 条件下相关性能的实测值。与 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，并且它的极性较高，能够对成品泡孔结构产生软化增塑作用，影响到保温结构硬质泡沫塑料的压缩强度；同时 141b 从泡孔中溢出扩散的速度会明显增加，导致泡沫的尺寸稳定性明显降低。这些缺陷虽经近几年在不同行业和领域使用中的不断改进，已见明显成效，但在直埋供热管道行业，因其承受高温、高压及自身密度较其他使用场合大很多等特点，141b 发泡体系在综合性能比较中与其他几种方式始终存在一定的差距。并且 141b 仍就会对地球上空的臭氧层产生破坏，所以，终还会被“0”ODP 值的材料所取代，美国已经于 2003 年，日本和欧盟也于 2004 年禁止使用 141b 作为发泡剂。

环戊烷体系是“0”ODP 值的材料，GWP 很小，资源丰富价格低，室温下为液体，发泡时物料流动性好。不足之处是此类物质为易燃、易爆挥发性有机化合物（VOC），需安全保障设施，还要严格控制生产操作工艺，生产和设备投资、成本相对较大，尤其在用于制作大型直埋供热管道的设备上表现得更为突出；并且制得的成品硬泡导热系数略大于 141b 作为发泡剂的体系。全水发泡（CO 2 ）体系，水及反应产生的 CO 2 气体 ODP 值为 0，无毒，无 VOC,加工生产过程风险小，在环保和安全方面存在明显优势，并且生产加工过程操作工艺简单，对发泡设备环境无特殊要求，制作成本相对较低。这种发泡体系缺点也相对突出，首先，异氰酸酯与水反应快速剧烈，会释放大量热，使得反应混合物流动性迅速降低，注料成型时要充满整个大容积异型结构模具，确实存在一定难度；第二，CO 2 气体分子小，容易从泡孔中向外扩散，导致泡沫收缩，尺寸稳定性差，要提高其尺寸稳定性，需通过增加密度和其它手段实现；第三，CO 2 气体导热系数高，会使硬泡整体导热系数增加，达到相同保温效果时，保温层必须加厚从而导致成本增加；第四，聚氨酯硬质泡沫塑料保温管发泡压力和温度都比较高导致泡沫塑料与基材粘接性差，对保证直埋管道保温层结构的 “三位一体”不利。综上所述，几种发泡体系各有利弊，考虑到 CFC-11，141b 在发达国家已经基本停用的现实情况，在我国的应用也会很难。因此，目前直埋供热管道行业使用较多、较广的无疑是全水发泡（CO 2 ）体系，这与其要求高密度、高抗压强度、低吸水率的特性有关。

实际上作为直埋热管道用料，全水发泡（CO 2 ）体系由于以上提到的缺点，并非较佳选择，但经过原材料供应商近些年的不断改进，这种体系已经可以满足包括欧洲标准 EN 253:2003 和行业标准 CJ/T114-2000 的要求。甚至在某些原本性能不太理想的方面已经可以达到或超过其他发泡体系的技术指标。这中间包含了科研人员大量的技术改进、创新工作。需要指出的是目前不是所有的全水发泡体系都能够真正达到以上标准中的技术要求，市场上很多产品还停留在相当低的技术层次，很多基本的使用功能尚不能满足，甚至有些所谓的全水发泡环保体系也存在一定的虚假宣传成分。因此，我们在聚氨酯硬质泡沫塑料保温管行业力推环保体系的同时必需严格把好质量关，同时尽力降低成本，真正促进本行业的技术进步