环戊烷发泡剂发泡原理

环戊烷发泡系统1 环戊烷的理化特性(1) 环戊烷不含卤素，在大气中寿命短，其降解半衰期为10～15 h，几天内即可被安全分解，不会消耗并破坏大气层中的臭氧，ODP值等于零；(2) 环戊烷的GWP值很小，仅为CFC-11的1/10000～4/10000；(3) 环戊烷与CFC-11相比，其分子质量相对要小约50%，使用环戊烷作发泡剂，用量可节省近一半。

(4) 环戊烷气相导热系数较小，仅比CFC-11大0.005W/(m·K)，使用环戊烷作发泡剂，对聚氨酯硬质泡沫体的绝热性能影响较小，可以满足冰箱等家电对绝热性能的技术要求。

(5) 环戊烷极易燃烧，其气体与空气相混可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸；与氧化剂接触会产生强烈反应，甚至引起燃烧；由于环戊烷气体密度比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。

表1 环戊烷的物理性质及与CFC-11的比较发泡剂分子式相对分子质量密度g/cm3沸点℃气相热导率mW/(m•K)蒸汽压kPa爆炸极限(v/v)%臭氧消耗潜值(ODP值)环戊烷C5H1070 0.74 49 12.0 34 1.4～8.0 0CFC-11 CCl3F 137.4 1.49 24 8.5 －无 1.0 注：密度为20℃数据，气相热导率为25℃数据，蒸汽压为20℃数据。

2 环戊烷发泡系统基本工艺配置环戊烷由于具有可燃性，在空气中的爆炸极限范围较宽。

因此，出于安全考虑，需要对其设备和生产环境进行相应的改造。

在厂房方面要采取措施防止环戊烷爆炸燃烧。

层结构，罐体内层设计压力为0.2 MPa，罐体夹层设计压力为0.075 MPa，考虑到防爆要求，储罐安装在地下，周围设置防护井，并设置排水装置，防止储罐周围积水。

储罐顶部设置有卸料井和输料井，每个井口都装有环戊烷气体探头，储罐夹层充注乙二醇或氮气进行检漏。

环戊烷槽车通过卸料平台向罐内加料，同时，进行液位监测和泄漏监控，当发生泄漏报警或溢料报警时，进料阀和出料阀同时关闭，此时，需采取措施进行紧急处理。

硬质聚氨酯发泡工艺技术培训资料目录一、聚氨酯生产原料1、黑料2、白料3、发泡剂二、发泡工艺原理三、环戊烷发泡工艺参数的控制四、反应速度参数五、聚氨酯泡沫性能要求六、发泡工艺控制要点七、聚氨酯发泡常见问题及决绝措施硬质聚氨酯发泡工艺技术一、聚氨酯生产原料反应顺利进行；促进气泡的成核作用；提高气泡壁稳定性，使制品泡孔均匀细密，具有良好的机械性能。

稳定剂的用量虽然不大，但对泡沫体的泡孔结构、物理性匀分布的细小气泡。

发泡剂本身不参加多异氰酸酯和组合聚醚之间的化学反应。

利用氟利昂（如R11、R12）作发泡剂的发泡工艺称为有氟发泡。

发泡剂不含氟利昂的发泡工艺称为无氟发泡。

如环戊烷发泡。

a)黑料和白料的配比：3、压缩强度：≥0.20MPa4、导热系数：≤19.6 mw/m·k5、尺寸稳定性（-30℃，24h）：≤1.0%6、闭孔率≥97%六、发泡工艺控制要点1、严格控制原液的理化性能黑、白料中的多异氰酸酯、组合聚醚、发泡剂，催化剂及泡沫稳定剂的化学性能直接决定合成聚氨酯的化学反应和泡沫物理性能。

是生产合格的聚氨酯泡沫基本条件。

黑、白料单体应为通明的粘稠液体，无絮状不溶性杂质。

若有不溶性杂质，将会堵塞发泡机的滤网，导致原料流量不稳定，黑白料的配比不符合要求混料不均匀。

甚至堵死发泡机的管路不下料。

我司各线在双班生产的情况下，至少每周将发泡机（及预混机）的黑料和白料滤网及枪头针阀彻底清洗一次。

2、严格控制原液的配比和注射量必须严格控制黑料、组合聚醚和环戊烷的配比。

在总注射量不变的情况下，黑料比例过大则会出现空泡，白料比例过大则出现软泡，环戊烷比例过大则出现涨泡，比例过小则出现空泡。

黑白料的比例失调，将会出现混料不均匀，泡沫出现收缩现象。

注射量的多少应以工艺要求为标准。

注射量低于工艺要求量时将会出现泡体模塑密度低、强度低，甚至出现填充不密实空泡现象。

注射量高于工艺要求时将会出现涨泡和漏泡现象，箱体（门体）出现变形。

图中可以看出，发泡体系中的含水量对泡沫的导热系数由不利的影响，而泡沫密度对导热系数的影响则较复杂，泡沫导热系数与泡沫密度呈抛物线的关系，在泡沫芯密度34.5k g/m3附近存在一个作低点，表明合适的泡沫密度对降低泡沫的导热系数非常重要。

在发泡过程中，由于H F C-245f a沸点较低，汽化速度快，会产生泡沫表面发酥发脆，粘接性能差等的现象，通过聚醚多元醇和交联剂的选择、发泡剂用量和体系含水量的控制，可以有效改善泡沫与冰箱A B S板的粘接性。

另外，由于H F C-245f a汽化快，发泡料在出发泡机枪头时就已发泡，从而导致发泡料粘度过大，影响了泡沫在冰箱或板材内的流动。

采用以有机金属盐与六氢化三嗪及二甲基环已胺按比例复配而成复配催化剂，可有效调节和控制H F C-245f a的发泡速度，达到各阶段均衡发泡，改善泡沫质量。

（2）混合发泡剂的开发H F C-245f a的沸点为15.3℃,与C F C-11和H C F C-141b相比沸点较低，应用以现有的发泡系统，组合料的混合设备及存储设备需做一定的改进。

开发混合发泡剂，将H F C-245f a与沸点较高的发泡剂混合，就可以有效地解决H F C-245f a沸点偏低的问题。

①H F C-245f a与H F C-365m f c的混合H F C-365m f c也是目前具有应用前景的零O D P的发泡剂，其物理性能列于表十四中。

与H F C-245f a比较，H F C-365m f c具有较高的沸点和较低的气体导热系数，缺点是具有可燃性，因此H F C-245f a与H F C-365m f c应当是比较理想的混配组合。

表15为H F C-245f a与H F C-365m f c混合发泡剂的一些物理性能。

以50/50的配比为例，混配后H F C-245f a的沸点和导热系数有了较大的改善。

图19表示H F C-245f a与H F C-365m f c混合发泡剂泡沫的导热系数与H F C-245f a的关系曲线，可以看到，在H F C-245f a比例为25%左右泡沫的导热系数具有最小值，表明混合发泡剂不仅有利于改善H F C-245f a的物理性能，也改善了H F C-245f a和H F C-365m f c的发泡性能。

环戊烷发泡工艺环戊烷发泡原理：环戊烷作为发泡剂主要是给聚氨酯和苯乙烯发泡。

戊烷发泡剂中戊烷主要为正戊烷和异戊烷，且占比达到99%以上时可做苯乙烯发泡剂，成品EPS，主要的机构如见龙机构等；此外正戊烷可用于建筑板材的发泡。

做聚氨酯发泡剂时主要是环戊烷，主要用途是冰箱门体的泡沫。

化学反应：戊烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和水：C5H12+ 8 O2→5 CO2+ 6 H2O与其他烷烃类似，戊烷也可发生自由基氯代反应：C5H12+ Cl2→C5H11Cl + HCl此类反应无选择性，产物为1-、2-、3-氯代戊烷，以及多取代衍生物的混合物。

其他卤素也可与戊烷发生自由基取代反应。

环戊烷发泡后是否完全会挥发？环戊烷在使用中是一个发泡的过程，发泡完固化的过程。

所以是不会完成挥发的，一般都是会有残留的，具体还是要看发泡后的闭孔率是多少，有些所在发泡过后还会再挤压，把闭孔的泡泡挤破，形成有弹性的空腔。

但这不是通用的做法。

发泡剂是让目标对象成孔的物质，有物理发泡和化学发泡。

化学发泡剂是需要经过加热分解后释放出来二氧化碳和氮气等其他气体，在聚合物组成中形成细孔的化合物。

泡沫细孔通过物理形态变化，也就是通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解形成，这个过程被称为物理发泡剂。

戊烷发泡剂是碳五类产品，比液化气重，比汽油轻。

安全性需要使用者弄明白爆炸的三要素，燃烧物、氧气、火种。

爆炸燃烧必须三要素齐全时才会发生。

因此不能简单的说戊烷发泡剂危险性。

液化气家家在用。

汽车到处都是。

戊烷作为发泡剂主要是给聚氨酯和苯乙烯发泡。

用于建筑板材的发泡。

戊烷发泡剂中戊烷主要为正戊烷和异戊烷且占比达到99%以上时可做苯乙烯发泡剂，成品EPS，此外正戊烷可用于建筑板材的发泡。

做聚氨酯发泡剂时主要是环戊烷，主要用途是冰箱门体的泡沫，回家看看你家冰箱上可能就贴着环戊烷的标签~~这个主要是因为以前用氟利昂发泡造成臭氧层空洞，后来换成了141b这样的，但是仍然有污染，戊烷就不会了，都是清洁产品。

冰箱用环戊烷聚氨酯硬泡中催化剂的功能论述与分析发表时间：2020-07-28T02:14:56.985Z 来源：《河南电力》2020年3期作者：孔军良[导读] 因为自身较高的活性，在发泡过程中的催化作用也较强，换句话说也就是凝胶反应不断增强带来了纤维时间的缩短。

（南京红宝丽聚氨酯有限公司江苏南京 210000）摘要：本文主要分析了环戊烷聚氨酯硬泡中催化剂的功能，重点介绍了环戊烷发泡体系中泡沫体物性和工艺特点。

在环戊烷聚氨酯硬泡中运用催化剂能有效提高发泡的流动性，而且能改善代表发泡流动性的泡沫上升的高度，同时还可以降低泡沫密度分布梯度，改善泡沫的流动性，从而更好满足生产过程中对其性能的要求。

关键词：环戊烷；聚氨酯；催化剂现阶段家用冰箱的市场发生了重要的变化，使用者对冰箱的体积和容量都有了更高的要求，因此冰箱生产制造厂需要适应市场需求来改进生产技术，制造大体积的冰箱，随着冰箱体积的增加，其箱体结构也越来越复杂，对于其中所需的冰箱发泡料也有着很高的要求，本文主要分析催化剂在环戊烷聚氨酯硬泡中的功能和作用。

1.2可燃烧性能工业上对于可燃物性质定义为：物质是否具有闪点以及汽化火焰极限，其中有无闪点成为了区分可燃物和非可燃物的主要指标。

环戊烷的结构简式如图 1所示，因为其结构的特殊性，使得其具有了可燃物的性能。

在使用环戊烷聚氨酯发泡体系的时候需要配备相应的处理可燃物液体的设备，因为其结构较为简单，使用成本投入较少。

1.3发泡剂的环境特征环戊烷发泡剂的本质是一种绿色发泡剂，这表示其在使用过程中不会破坏环境，因为其存在于大气中的寿命较短。

而且分析环戊烷聚氨酯发泡剂的物理性质可知，其GWP值很低，大致在0.001之下，同时其ODP值也较低，因此可以说完全是一种绿色无氟的物质。

现阶段，随着环戊烷聚氨酯硬泡发泡剂的应用和推广，对其技术不断进行了改进，现阶段性能优良的发泡剂被广泛运用于冰箱制造过程中。

2、环戊烷聚氨酯硬泡中催化剂的功能下面主要分析冰箱用环戊烷聚氨酯硬泡中催化剂的功能。

环戊烷发泡剂成份一、环戊烷的特性环戊烷是一种五碳的环状烃类化合物，分子式为C5H10。

其分子结构中的环状骨架使得环戊烷具有较高的稳定性和较低的蒸汽压。

此外，环戊烷的溶解度较低，不易溶于水，但在常见的有机溶剂中具有良好的溶解性。

由于其相对稳定性和较低的蒸气压，环戊烷被广泛应用于化工、制冷和发泡剂等领域。

二、环戊烷在发泡剂中的应用环戊烷作为一种烃类化合物，在发泡剂领域中有着广泛的应用。

由于其低毒、低臭、不燃的特性，环戊烷被用作聚氨酯发泡剂的组分之一，用于生产硬质和软质聚氨酯泡沫材料。

在发泡剂中，环戊烷主要作为稀释剂和发泡剂，能够与其他原料混合形成均匀的液态配方，在加热条件下发生化学反应，生成大量的气体，从而使聚氨酯泡沫膨胀。

在发泡工艺中，环戊烷可以与其他烃类化合物、氟代烃类化合物以及氯代烃类化合物等配合使用。

根据不同的配方和工艺条件，可以生产出具有不同密度、硬度、弹性和阻燃性能的聚氨酯泡沫材料。

这些泡沫材料广泛应用于建筑、家具、汽车制造和保温等领域。

三、环戊烷的安全性环戊烷在常温常压下为无色透明液体，其化学性质稳定，不易与其他物质发生反应。

虽然环戊烷不具有燃性，但其蒸汽压较高，在使用过程中需要特别注意防止泄漏和挥发。

环戊烷具有一定的毒性，可以刺激眼睛、呼吸道和皮肤。

长期接触高浓度的环戊烷可能对中枢神经系统产生一定的损害。

因此，在使用环戊烷发泡剂的过程中，应采取必要的职业防护措施，如佩戴个人防护装备、加强通风排风等，以保障操作人员的健康和安全。

四、环戊烷的替代品由于环戊烷在某些应用领域中存在一定的安全风险，因此需要寻找其替代品。

目前，一些新型的发泡剂正逐渐取代环戊烷在聚氨酯发泡领域中的地位。

其中，氢氟烃类化合物（HFCs）和氢氯氟烃类化合物（HCFCs）是两种主要的替代品。

氢氟烃类化合物（HFCs）是一类不含氯、不含氟的烃类化合物，具有较低的臭氧层破坏潜势和温室效应潜势。

HFCs作为发泡剂主要用于生产聚氨酯泡沫材料，其化学性质稳定、发泡效率高，且不具有燃性。

环戊烷体系硬质聚氨酯发泡工艺技术一、聚氨酯生产原料聚氨酯生产主要原料有：黑料、白料、发泡剂。

1、黑料: 黑料的学名为多异氰酸酯，因其是一种黑色粘稠液体，故俗称黑料。

多异氰酸酯的主要品种有MDI、TDI、PAPI，我们选择多甲基多苯基多异氰酸酯PAPI。

2、白料：工业生产硬质聚氨酯泡沫时，通常先将组合聚醚型多元醇、催化剂，泡沫稳定剂进行混合，这种混合物是一种白色粘稠液体，俗称白料。

组合聚醚的性能指标(组合聚醚牌号：HYMA021801)项目单位指标备注水分% 2.10~2.20羟值mg KOH/g445~475酸值PH11粘度mPa.s2500~3500(25℃)密度g/cm3 1.07黑料1.23 (25℃)外观草黄色透明液体，无机械杂质3、发泡剂：在聚氨酯发泡中，发泡剂主要作用是产生气体，在聚氨酯中形成均匀分布的细小气泡。

发泡剂本身不参加多异氰酸酯和组合聚醚之间的化学反应。

如环戊烷发泡。

二、发泡工艺原理通过高压发泡机的注射枪头把黑料和白料与环戊烷的预混物进行混合，并注入模具。

在一定温度条件下，多异氰酸酯（中的异氰酸根（-NCO））与组合聚醚（中的羟基（-OH））在催化剂的作用下发生化学反应，生成聚氨酯，同时释放大量热量。

此时预混在组合聚醚的发泡剂（环戊烷）不断汽化使聚氨酯膨胀填充模具。

化学反应式nO=C=N-R-N=C=O + n HO-R’-OH →-( OC-NH-R-NH-COO- R’-O-)n三环戊烷发泡工艺参数的控制a) 黑料和白料的配比：黑料∶白料∶环戊烷= 145∶100∶11.5b) 发泡原液温度：黑料和白料温度控制在18~25℃c) 模具温度：40±5℃d) 箱预热炉温度：35~50℃，发泡炉温度35~55℃。

e) 注射压力：黑料和白料注射压力控制在13~16MPa。

f) 熟化时间：≥6min四、反应速度参数（亨斯迈黑料与白料MA021801）反应标准条件：各化学试剂温度为20℃，纸杯容量为455毫升，搅拌器为4片螺旋叶片，并带6厘米的导向环，在2000转/分钟的速度下搅拌。

环戊烷在聚氨酯发泡中的应用
环戊烷在聚氨酯发泡中的应用主要体现在它作为硬质和软质聚氨酯泡沫塑料的发泡剂。

由于其对臭氧层无破坏作用（ODP值为零）且全球变暖潜能值（GWP）较低，相较于传统的含氯氟烃（CFCs）和氢氯氟烃（HCFCs）等发泡剂，环戊烷是一种环保型替代品。

在硬质聚氨酯泡沫生产中，环戊烷因其良好的发泡性能而被广泛应用在冰箱、冰柜制造行业以及冷库、管线保温等领域。

然而，使用环戊烷也需要注意以下几点：
1.严格控制原料质量：确保黑料（多异氰酸酯）和白料（组合
聚醚、催化剂、稳定剂等）的质量和化学性质，这对合成聚
氨酯泡沫的化学反应和物理性能至关重要。

2.安全措施：由于环戊烷是易燃易爆物质，因此在储存、输送
和使用过程中需特别注意安全生产，需要专门设计的安全改
造生产线和专用发泡设备。

3.溶解性和相容性：环戊烷在某些多元醇中的溶解性较差，特
别是与苯酐聚酯多元醇不完全相溶，这限制了它的添加量，
并要求在配方设计时考虑多元醇的黏度和相容性问题。

4.导热系数和阻燃性：虽然环戊烷作为发泡剂有助于减少环境
影响，但由于其气体热导率相对较高，可能导致制成的泡沫
材料导热系数上升；同时，其易燃性可能降低泡沫的阻燃效
果，因此需要在传统配方基础上进行调整和改进。

综上所述，尽管存在一定的技术挑战，但环戊烷以其优良的环保性能，在聚氨酯泡沫工业中得到了广泛的应用，并随着技术和安全措施的发展，逐步解决了其在实际应用中的问题，成为当前及未来发泡剂领域的主流选择之一。