聚氨酯硬質泡沫塑料保溫管使用環(huán)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(shù)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(shù)的主要因素為：泡孔內氣體的導熱系數(shù)，原料助劑及發(fā)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(shù) 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(wěn)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(shù) 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(fā)泡材料對其導熱系數(shù)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(shù)等性能）的確定可以說非常重要。以下是對不同發(fā)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(chǎn)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(wěn)定性明顯降低。這些缺陷雖經(jīng)近幾年在不同行業(yè)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(yè)，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(fā)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(chǎn)生破壞，所以，終還會被“0”ODP 值的材料所取代，美國已經(jīng)于 2003 年，日本和歐盟也于 2004 年禁止使用 141b 作為發(fā)泡劑。

環(huán)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(fā)泡時物料流動性好。不足之處是此類物質為易燃、易爆揮發(fā)性有機化合物（VOC），需安全保障設施，還要嚴格控制生產(chǎn)操作工藝，生產(chǎn)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(xiàn)得更為突出；并且制得的成品硬泡導熱系數(shù)略大于 141b 作為發(fā)泡劑的體系。全水發(fā)泡（CO 2 ）體系，水及反應產(chǎn)生的 CO 2 氣體 ODP 值為 0，無毒，無 VOC,加工生產(chǎn)過程風險小，在環(huán)保和安全方面存在明顯優(yōu)勢，并且生產(chǎn)加工過程操作工藝簡單，對發(fā)泡設備環(huán)境無特殊要求，制作成本相對較低。這種發(fā)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(wěn)定性差，要提高其尺寸穩(wěn)定性，需通過增加密度和其它手段實現(xiàn)；第三，CO 2 氣體導熱系數(shù)高，會使硬泡整體導熱系數(shù)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(fā)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(fā)泡體系各有利弊，考慮到 CFC-11，141b 在發(fā)達國家已經(jīng)基本停用的現(xiàn)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(yè)使用較多、較廣的無疑是全水發(fā)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(fā)泡（CO 2 ）體系由于以上提到的缺點，并非較佳選擇，但經(jīng)過原材料供應商近些年的不斷改進，這種體系已經(jīng)可以滿足包括歐洲標準 EN 253:2003 和行業(yè)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(jīng)可以達到或超過其他發(fā)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(chuàng)新工作。需要指出的是目前不是所有的全水發(fā)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(chǎn)品還停留在相當?shù)偷募夹g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(fā)泡環(huán)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(yè)力推環(huán)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(yè)的技術進步