发泡基础知识与生产工艺
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发泡基础知识与生产工艺
一、聚氨酯发泡概述及应用 二、聚氨酯泡沫化学 三、发泡在冰箱生产中位置 四、冰箱发泡生产工艺 五、发泡基本设备 六、发泡生产中问题分析及解决方法 七、发泡安全知识
Hale Waihona Puke Baidu
一、聚氨酯发泡概述及应用
1、发泡定义 冰箱发泡一般指聚氨酯（PU）发泡，黑料和白料在催化剂的作用下发生
化学反应生成网状多孔的交联聚合物。
◆水与异氰酸酯反应得到 ■液体发泡剂
◆在环境温度下是液态 ◆在反应过程中被蒸发 ■低沸点发泡剂 ◆在环境温度下是气态
发泡剂
特征 ■过多的发泡剂导致过剩的流动性 ■过少的发泡剂导致过差的流动性 ■这些情况都会影响泡沫的密度和性能
发泡基本原理
聚氨酯发泡过程是一个复杂的物理化学过程，它分发泡 反应和凝胶反应 ，一方面是化学反应，发泡初期分子链不 断增长，主要是线型分子，粘度较小，泡沫流动性较好；一 方面是发泡反应，出现凝胶时，大分子开始交联，物料粘度 急剧增大，发泡流动性降低 ，初期链增长反应放热量较大， 发泡剂气化快，使粘度较低的物料快速发泡，在凝胶出现之 前充满模具，形成网状多孔的聚氨酯闭孔泡沫。
TDI预聚体
聚醚多元醇
CFC发泡剂
开始发展隔热性能的泡沫
1960’s
PMDI TDI被有限的应用于冰箱、冷藏柜
高压发泡技术 1970‘s
臭氧层破坏理论 开始设计壁厚减薄 1980’s PMDI被应用于冰箱、冷柜等系列产品 在蒙特利尔协议中提出了破坏臭氧层的实质
1990‘s
CFC替代发泡剂
冰箱能耗减小要求 人们开始考虑能够替代原有隔热技术的方法 2000’s
◆ -NCO含量 ◆官能度 ◆结构 ■异氰酸酯必须保存在干燥的环境下。 ■异氰酸酯可以与自身、醇类、多元醇和水发生反应。 ■对温度比较敏感，温度的变化会产生固体沉淀。
表面活性剂
特征 ■在发泡过程中，降低化学系统内的表面张力 ■在发泡过程中，稳定化学系统 ■控制泡孔的大小和形状 ■控制泡孔的闭孔率 ■影响泡沫的流动性 ■对泡沫的物理性能起重大的影响
美国停止使用HCFC-141b发泡剂 北美洲停止使用HCFC系列产品 发展中国家逐渐停止使用CFC系列产品
聚氨酯化学
发泡体系组成
黑 料：异氰酸酯,英文isocyanate(代号I) 白 料：组合聚醚或聚醚多元醇,英文:polyol(代号P) 发泡剂：全氟、半氟、141b、环戊烷（戊烷）等，美菱 目前用环戊烷（CP） 匀泡剂：又称泡沫稳定剂，通常为有机硅－氧化烯烃共 聚物 催化剂：硬泡配方中以叔胺为主，特殊场合可使用有机 锡催化剂 填 料：碳酸钙、滑石粉、分子筛(粉末)和陶土等。
如何发泡
异氰酸酯
多元醇＋ 添加剂
聚氨酯泡沫
多元醇
特征 ■含有多羟基的高分子量化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要的物理特点：
◆ OHv(羟值) ◆官能度 ◆粘度 ◆结构 ■多元醇有很强的吸水性，所以必须保存在干燥环境下 多元醇一般不会自身发生反应
异氰酸酯
特征 ■含有-N=C=O基团的有机化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要物理性质：
3、热辐射：高温物体直接往外发射热的现象
• 软质泡沫
垫材——如座椅、沙发、床垫等 ；
吸音材料——开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料
• 弹性体及其他
聚氨酯胶粘剂 、聚氨酯密封胶、聚氨酯涂料、聚氨酯纤维（氨纶，服装类）
聚氨酯泡沫硬泡的应用---家电
聚氨酯硬泡在冰箱工业上的应用有悠久的历史
卖点: • 聚氨酯是唯一一种既有保温性能，又有良好力 学性能的工程材料； • 优异的流动性能，即使内部的结构非常复杂； • 保温性能意味着能源的节省。
催化剂
特征 ■影响反应的速度及产生特殊的性能。 ■不同类型或不同量的催化剂可能产生不同的性能。 ■催化剂的用量可以影响：
◆反应速度 ◆脱模性能 ◆流动性 ◆脆性
水
特征 ■与异氰酸酯反应生成二氧化碳和尿素 ■过量的水导致过剩的流动性和泡沫的脆性 ■过少的水导致流动性过差，并影响泡沫性能
发泡剂
类型 ■二氧化碳
聚氨酯泡沫硬泡的应用---集装箱
聚氨酯硬泡在冰箱工业上的应用有悠久的历史
卖点: • 聚氨酯是唯一一种既有保温性能，又有良好 力学性能的工程材料； • 对板材的优异的粘结性； • 保温性能意味着能源的节省。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---建筑
多变的聚氨酯发泡工艺能满足建筑工业的各种要求：
• 建筑工业是聚氨酯的最大用户； • 从屋顶到地基，聚氨酯能满足建筑业的所有保温要求。产品包括：
保温板，夹心板，专用的单组分密封剂和特殊的现场发泡工艺等等； • 聚氨酯泡沫能粘着在其他建筑材料上。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---管道
用聚氨酯硬泡做管道保温已经成功的在世界范围内应用 了30多年。没有任何一种材料能够超越聚氨酯材料适应苛刻 的绝热要求，多变的生产工艺以及流动性要求。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---最新的发展
聚氨酯：聚氨基甲酸酯， 高分子主链上含有许多重复的 -NHCOO-
硬泡泡孔（如图）
2 聚氨酯泡沫的分类及应用
通过改变配方和工艺，可以得到不同软硬度、不同密度和性能的泡沫塑料制品 用途：绝热、防震、隔音、装饰、包装建材类
分类： • 硬质泡沫
冷冻冷藏设备——如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等 ；工业设备保温——如储罐、管道等；交通 运输业——如汽车顶篷、内饰件（方向盘、仪表盘）等；灌封材料——例如防水灌浆材料、堵 漏材料、屋顶防水材料
• 新的配方使超高温保温成为可能； • 新的配方使超低温保温成为可能； • 以戊烷为发泡剂的低密度高阻燃等
级的PIR泡沫。
二、聚氨酯泡沫化学
聚氨酯发展简史
1930‘s 至今
1930’s
Otto Bayer合成聚氨酯，专利
1940’s
TDI / 聚酯多元醇
无隔热性能的泡沫 1950’s
低压发泡技术
三、发泡在冰箱生产中的位置
“至关重要”，主要是保温、支撑的作用。 1、关系到冰箱的制冷性能 2、关系到冰箱的外观 3、关系到冰箱的结构设计
聚氨酯发泡层的保温性能：
保温即隔绝热传递
1、热传导：热从物体温度较高的部分沿着物体 传到温度低的部分。这里有气体、孔壁的热传导
2、对流：靠气体或液体的流动来传热
一、聚氨酯发泡概述及应用 二、聚氨酯泡沫化学 三、发泡在冰箱生产中位置 四、冰箱发泡生产工艺 五、发泡基本设备 六、发泡生产中问题分析及解决方法 七、发泡安全知识
Hale Waihona Puke Baidu
一、聚氨酯发泡概述及应用
1、发泡定义 冰箱发泡一般指聚氨酯（PU）发泡，黑料和白料在催化剂的作用下发生
化学反应生成网状多孔的交联聚合物。
◆水与异氰酸酯反应得到 ■液体发泡剂
◆在环境温度下是液态 ◆在反应过程中被蒸发 ■低沸点发泡剂 ◆在环境温度下是气态
发泡剂
特征 ■过多的发泡剂导致过剩的流动性 ■过少的发泡剂导致过差的流动性 ■这些情况都会影响泡沫的密度和性能
发泡基本原理
聚氨酯发泡过程是一个复杂的物理化学过程，它分发泡 反应和凝胶反应 ，一方面是化学反应，发泡初期分子链不 断增长，主要是线型分子，粘度较小，泡沫流动性较好；一 方面是发泡反应，出现凝胶时，大分子开始交联，物料粘度 急剧增大，发泡流动性降低 ，初期链增长反应放热量较大， 发泡剂气化快，使粘度较低的物料快速发泡，在凝胶出现之 前充满模具，形成网状多孔的聚氨酯闭孔泡沫。
TDI预聚体
聚醚多元醇
CFC发泡剂
开始发展隔热性能的泡沫
1960’s
PMDI TDI被有限的应用于冰箱、冷藏柜
高压发泡技术 1970‘s
臭氧层破坏理论 开始设计壁厚减薄 1980’s PMDI被应用于冰箱、冷柜等系列产品 在蒙特利尔协议中提出了破坏臭氧层的实质
1990‘s
CFC替代发泡剂
冰箱能耗减小要求 人们开始考虑能够替代原有隔热技术的方法 2000’s
◆ -NCO含量 ◆官能度 ◆结构 ■异氰酸酯必须保存在干燥的环境下。 ■异氰酸酯可以与自身、醇类、多元醇和水发生反应。 ■对温度比较敏感，温度的变化会产生固体沉淀。
表面活性剂
特征 ■在发泡过程中，降低化学系统内的表面张力 ■在发泡过程中，稳定化学系统 ■控制泡孔的大小和形状 ■控制泡孔的闭孔率 ■影响泡沫的流动性 ■对泡沫的物理性能起重大的影响
美国停止使用HCFC-141b发泡剂 北美洲停止使用HCFC系列产品 发展中国家逐渐停止使用CFC系列产品
聚氨酯化学
发泡体系组成
黑 料：异氰酸酯,英文isocyanate(代号I) 白 料：组合聚醚或聚醚多元醇,英文:polyol(代号P) 发泡剂：全氟、半氟、141b、环戊烷（戊烷）等，美菱 目前用环戊烷（CP） 匀泡剂：又称泡沫稳定剂，通常为有机硅－氧化烯烃共 聚物 催化剂：硬泡配方中以叔胺为主，特殊场合可使用有机 锡催化剂 填 料：碳酸钙、滑石粉、分子筛(粉末)和陶土等。
如何发泡
异氰酸酯
多元醇＋ 添加剂
聚氨酯泡沫
多元醇
特征 ■含有多羟基的高分子量化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要的物理特点：
◆ OHv(羟值) ◆官能度 ◆粘度 ◆结构 ■多元醇有很强的吸水性，所以必须保存在干燥环境下 多元醇一般不会自身发生反应
异氰酸酯
特征 ■含有-N=C=O基团的有机化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要物理性质：
3、热辐射：高温物体直接往外发射热的现象
• 软质泡沫
垫材——如座椅、沙发、床垫等 ；
吸音材料——开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料
• 弹性体及其他
聚氨酯胶粘剂 、聚氨酯密封胶、聚氨酯涂料、聚氨酯纤维（氨纶，服装类）
聚氨酯泡沫硬泡的应用---家电
聚氨酯硬泡在冰箱工业上的应用有悠久的历史
卖点: • 聚氨酯是唯一一种既有保温性能，又有良好力 学性能的工程材料； • 优异的流动性能，即使内部的结构非常复杂； • 保温性能意味着能源的节省。
催化剂
特征 ■影响反应的速度及产生特殊的性能。 ■不同类型或不同量的催化剂可能产生不同的性能。 ■催化剂的用量可以影响：
◆反应速度 ◆脱模性能 ◆流动性 ◆脆性
水
特征 ■与异氰酸酯反应生成二氧化碳和尿素 ■过量的水导致过剩的流动性和泡沫的脆性 ■过少的水导致流动性过差，并影响泡沫性能
发泡剂
类型 ■二氧化碳
聚氨酯泡沫硬泡的应用---集装箱
聚氨酯硬泡在冰箱工业上的应用有悠久的历史
卖点: • 聚氨酯是唯一一种既有保温性能，又有良好 力学性能的工程材料； • 对板材的优异的粘结性； • 保温性能意味着能源的节省。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---建筑
多变的聚氨酯发泡工艺能满足建筑工业的各种要求：
• 建筑工业是聚氨酯的最大用户； • 从屋顶到地基，聚氨酯能满足建筑业的所有保温要求。产品包括：
保温板，夹心板，专用的单组分密封剂和特殊的现场发泡工艺等等； • 聚氨酯泡沫能粘着在其他建筑材料上。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---管道
用聚氨酯硬泡做管道保温已经成功的在世界范围内应用 了30多年。没有任何一种材料能够超越聚氨酯材料适应苛刻 的绝热要求，多变的生产工艺以及流动性要求。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---最新的发展
聚氨酯：聚氨基甲酸酯， 高分子主链上含有许多重复的 -NHCOO-
硬泡泡孔（如图）
2 聚氨酯泡沫的分类及应用
通过改变配方和工艺，可以得到不同软硬度、不同密度和性能的泡沫塑料制品 用途：绝热、防震、隔音、装饰、包装建材类
分类： • 硬质泡沫
冷冻冷藏设备——如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等 ；工业设备保温——如储罐、管道等；交通 运输业——如汽车顶篷、内饰件（方向盘、仪表盘）等；灌封材料——例如防水灌浆材料、堵 漏材料、屋顶防水材料
• 新的配方使超高温保温成为可能； • 新的配方使超低温保温成为可能； • 以戊烷为发泡剂的低密度高阻燃等
级的PIR泡沫。
二、聚氨酯泡沫化学
聚氨酯发展简史
1930‘s 至今
1930’s
Otto Bayer合成聚氨酯，专利
1940’s
TDI / 聚酯多元醇
无隔热性能的泡沫 1950’s
低压发泡技术
三、发泡在冰箱生产中的位置
“至关重要”，主要是保温、支撑的作用。 1、关系到冰箱的制冷性能 2、关系到冰箱的外观 3、关系到冰箱的结构设计
聚氨酯发泡层的保温性能：
保温即隔绝热传递
1、热传导：热从物体温度较高的部分沿着物体 传到温度低的部分。这里有气体、孔壁的热传导
2、对流：靠气体或液体的流动来传热