⑴CFC发泡剂 由于CFC-11(一氟三氯甲烷)具有不然、沸点(24℃)适宜、易于气化、气相热导率低、毒性低、与多元醇原料相容性好、无腐蚀性、价格低、发泡工艺简单等特点,几十年内曾是聚氨酯泡沫塑料最为理想的发泡剂。更易挥发的CFC-12(二氯二氟甲烷,沸点约-30℃)曾少量用于泡沫发泡工艺,输送的混合发泡组分为沫状而非液态。聚氨酯硬泡泡孔为闭孔结构,大多数发泡剂保留在泡孔中。发泡剂气体被封在闭孔结构中,因此聚氨酯硬泡有非常低的导热系数。但自人们发现CFC是一种破坏大气臭氧层的臭氧消耗物质(ODS)后,CFC被“蒙特利尔协议”等国际公约禁止使用。因此各国都开始努力寻找CFC-11的替代物。
CFC-11替代物的选择,基本上是以CFC-11作参照的。目前用于硬泡发泡的主要发泡剂有:HCFC-141b(氢氯氟烃类)、环戊烷及异戊烷、水。
⑵HCFC及HFC发泡剂 在聚氨酯泡沫组合料中引入液态的发泡剂HCFC-141b,相对于气态的HFC类发泡剂(如HFC-134a)或液态的可燃性戊烷类发泡剂来说,比较方便。HCFC-141b具有比CFC-11稍高的沸点和气相热导率,经过配方优化,泡沫的绝热性可与CFC体系相近,且HCFC-141b发泡工艺性与CFC体系相似,无需对原来的CFC-11发泡体系的生产设备进行改动。几年来HCFC-141b已成为主要的“第二代”发泡剂。由于HCFC的臭氧消耗值(ODP)不为零,HCFC-141b仅是一种过渡的替代物,最终将被零ODP的发泡剂替代。经过多年的研究,从工艺性、毒性等因素考虑,液态HFC如HFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)和HFC-365mfc(1,1,1,3,3-五氟丁烷)这两种零ODP化合物极有可能成为第三代发泡剂。他们的毒性很低,HFC-245fa不燃,与多元醇混合性好,气相热导率比HCFC-141b稍高但比较接近,比戊烷低。经过配方优化,泡沫具有较好的性能。
⑶戊烷发泡剂 用于聚氨酯硬泡烷烃类发泡剂主要是戊烷类化合物。其中,环戊烷的气相热导率比正戊烷,异戊烷的低,是主要的烃类发泡剂。这类发泡剂不含氯元素,ODP为零,是一类对环境友好的发泡剂。缺点是烃类具有易燃性,与空气的混合物在一定条件下可产生爆炸,故必须增添一些安全设施,设备成本较高;另外,环戊烷气相热导率较之HCFC-141b高,对聚氨酯泡沫有一定的溶胀作用,为了达到所需的强度和绝热性能,泡沫密度通常比CFC-11体系高10%左右;戊烷在聚醚中溶解性差。经过几年的研究,具有较好绝热性能的降低密度的戊烷类发泡配方已被开发,在欧洲用于冰箱制造及其它冷藏设施和建筑保温材料。戊烷类发泡体系被欧洲及亚太地区国家所采用。
⑷水 水是聚氨酯泡沫中化学发泡剂,聚氨酯硬泡虽说也能完全用水发泡(即CO2发泡)从而消除不利于环境的辅助发泡剂的使用,但低密度时泡沫脆,强度、尺寸稳定性、绝热性能差,且消耗较多的异氰酸酯。
在进行生产时,水加入量过多会使聚合链具有较多的聚脲结构,以致泡沫塑料发脆,同时产生大量的反应热,因泡沫塑料的热导率低,热不能很快散发出去而使泡沫塑料中心变色、烧焦;加水量过低又难以制得低密度泡沫塑料。因此,必须控制适当的水量。在生产硬质泡沫塑料和低密度软质泡沫塑料时,为了降低密度和减少异氰酸酯的消耗,常加入氟碳化合物HFC发泡剂和二氯甲烷做发泡剂,他们在发泡过程中吸热而汽化,使聚合物发泡,同时降低了泡沫塑料内部的温度。这类发泡剂的加入使泡沫塑料具有最低的热导率和较好的柔软性。