软质聚氨酯泡沫塑料隔热性能研究 张建可

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d 软质聚氨酯泡沫塑料的导热系数随吸水率的 增加而增加 , 故在使用中应防止吸水 。
参 考 文 献
1 Cunninghan A , Sparrow D .J .Rigid Polyurethane Foam :What Makes It the Most Effective Insulant ? Cellular Polymers, l986, (5):337
图 2 软质聚氨酯泡沫塑料的导热系数与温度的关系曲线
3 泡沫密度对其导热系数的影响 为了进一步研究软质聚氨酯泡沫塑料的隔热性
能 , 本工作对常温下Байду номын сангаас质聚氨酯泡沫塑料的导热系 数和密度的关系进行了研究 , 其实验结果见图 3 。
图 3 软质聚氨酯泡沫塑料的导热系数与密度的关系曲线
从曲线看出 , 在所测试的泡沫密度范围(9 ~ 19 kg/ m3)内 , 随着密度增加 , 软质聚氨酯泡沫塑料的导 热系数有所减小 。对于硬泡来说 , 在一定范围内(25 ~ 35 kg/m3), 随密度增加 , 导热系数减小 , 隔热性能 变好[ 3] 。 但对于软泡来说 , 规律性较差 。 这主要是 因为软泡的开孔率 、孔径对隔热性能影响大 , 产品的 开孔率 、孔径差别稍大 , 就会较大地改变隔热性能 , 另外我们测试的软泡密度相对较低 , 有一定的尺寸 测量误差 。 所以 , 测试的关系曲线规律不是非常明
该公司认为 , 研磨产生的微粉平均粒径以 低于 75 μm 为 宜 。 否则会改变聚氨酯的泡孔结构 , 影响或损坏聚氨酯泡 沫 塑料的物理性能 , 如硬度 、密度 、压缩永久变形和强度 。
刘其摘译自 Urethanes Technology , 2000, 17(2):26
新型单组分聚氨酯防水材料
众所周知 , 软质聚氨酯泡沫塑料的隔热性能远 不如硬质聚氨酯泡沫塑料 , 但在一般情况下仍然有 较好的隔 热 性能 , 常温 下其 导 热系 数 在 0 .035 ~ 0 .050 W/ (m·K)。而且 , 这种材料的柔软性好 , 可以 任意弯曲 , 任意剪裁 , 使用非常方便 , 还具有化学稳 定性好 、质量轻 、弹性较好等优点 , 因此 , 在许多场合 下 , 成为民用和军用的一种常用隔热 、缓冲材料 。
南京侨龙化工研究所研制的新产品“ 新氰凝防水堵漏 胶 及防潮密封剂” 已通过江苏省建材工业管理办公室组织的 鉴 定 。 它们可用于建筑物防水堵漏 , 例如可用于屋面 、墙面 、地 下室 、隧道 、地铁 、水池 、管道等表面防水防腐 , 适应性好 。
在建筑防水施工中 , 通常的聚氨酯及其它防水材料在 潮 湿基面及高湿度环境 下施工 会发生 起泡 、脱离 等缺陷 , 而 上 述单组分聚氨酯湿固 化防水 材料产 品能够吸 收基材 表面 的 水分 , 同时渗入基材内部 , 固化后形成防水性能优 异的涂膜 。 这两种产品为棕色粘稠液体 , 不含填料 , 其中“ 吸湿防潮密 封 剂”在潮湿 基面 涂布 固化 过程 及固 化后 均无 鼓起 和剥 离 现 象 , 与基材粘附紧密 。 室 温下 涂膜干 燥时 间在 8 h 以 内 , 固 化后具有优良的低温 柔性 、耐水性 及耐酸 碱腐 蚀性能 , 施 工 时涂层表面经过糙化处理 , 可粘贴瓷砖 。 该聚氨酯防水材 料 已在南京广电大厦地下室及卫生间 、南京大地集团公司办 公 楼地下室 、深圳清华大学研究生院外墙及屋面等中大型工 程 中应用 , 防水隔离效果良好 。
Mobius 公司的工作主 要集中 在泡 沫生产 和加 工过 程产
生废料率总量达 15%的块 状泡 沫市 场 , 称 其工 艺可 以降 低 3%以 上的泡 沫塑料 制造成 本 。 该公司 称已与 全球 25 家 泡 沫塑料制造商 合 作 , 生产 出 2 万 t 掺 入 回收 废 料 的泡 沫 塑 料 。Mobius 公司 的第 二个 重 点是 回 收报 废 汽车 中 的泡 沫 。 Mobius 及 Dow 公司正与汽车行业合作 , 共同开发回收废泡 沫 座垫的整套方法 。 根据欧盟的报废汽车法规估计 , 仅从汽 车 座上拆下来的聚氨酯废料就将达 7 万 t 。
· 2 4 ·
聚 氨 酯工 业 POLYURETHANE INDUSTRY
2 00 0 2年00第0.V15ol卷.1第5 N3o
期 .3
软质聚氨酯泡沫塑料隔热性能研究
张建可 冀勇夫
(兰州物理研究所 730000)
摘 要 :研究了软质聚氨酯泡沫塑料隔热性能的影响因素 。讨论了泡沫压缩率 、泡沫密度 、温度及 泡沫吸水率与导热系数的关系 , 结果表明 , 温度 、密度及吸水率是影响泡沫隔热性能的主要因素 。 关键词 :聚氨酯 软质泡沫塑料 隔热性能 导热系数
邱玉伦 许泗贵
美国 Mobius 公司推广软泡作填料的回收工艺
在 UTECH 2000 聚氨 酯技术大 会期间 , 美国 Mobius 技术 公司与 Dow 化 学公司签署了一项技术开发协议 , 以期在世界 各地推广该 公司 的聚氨 酯泡 沫塑 料回收 技术 。 Mobius 公司 的这项技术是把软质聚氨酯泡沫塑料废料碾成微粉 , 在泡沫 塑料生产过程中用作填料 , 泡沫粉的掺入量可达泡沫 塑料重 量的 10%。Mobius 公司称 , 把该公司 在回收工艺和设备开发 方面的优势 与 Dow 公司 在聚氨 酯组合 料和原 料产品方 面的 实力相结合 , 共同开发 , 争取 将废泡 沫粉填 料的用 量提 高到 15 %或以上 , 使泡沫制 造商 充分利 用该 回收 技术 , 减低 新制 泡沫塑料的 成本 。该 公司希 望尽可 能多的 泡沫配 方及 工艺 能够利用回收泡沫 。
图 1 软质聚氨酯泡沫 塑料的压缩率与 导热系数的关系曲线
测试结果表明 , 压缩与导热系数的关系不是非 常密切 , 当试样压缩 20 %时 , 导热系数变化率仅为 2 .6 %。软质泡沫塑料被压缩后 , 泡孔缩小 , 有些泡 孔孔壁甚至相贴 , 泡沫的固体传热增加 , 但同时 , 泡 沫塑料被挤压后 , 辐射传热途径缩短 , 泡沫的辐射传 热减少 , 两者基本上相抵 , 故软质泡沫塑料的导热系 数基本不变 。因此 , 在一定压缩范围内 , 导热系数的 变化与允许的测量误差相似 。
2 GB/ T 3399 -82.塑料导热系数试验方法·护热平板法 3 方禹声 , 朱吕民 .聚 氨酯泡沫塑 料 .北 京:化学 工业出 版社 , 1994 .
533 页
收稿日期 2000 -01-10 修回日期 2000-06 -23
· 2 6 · 聚氨酯工业 第 15 卷
显 , 但总的趋势还是与硬泡相似 。 其他密度范围的 导热性能变化尚待进一步研究 。
4 吸水率对聚氨酯软泡导热系数的影响
软质泡沫塑料开孔率高 , 因此极易吸水 。 水是 热的良导体(导热系数约 1 ~ 2 W/(m·K)), 泡沫吸 水后 , 泡孔被水充满 , 导热系数急剧上升 。因此 , 软 质泡沫塑料的防水是保证其隔热性能的关键措施之 一 。实验还看到 , 当吸水饱和(饱和吸水体积分数约 为 15 %~ 30 %)时 , 导热系数的变化 趋于稳定 。 此 时其导热系数低于水的导热系数 。图 4 是软质泡沫 塑料导热系数与吸水率关系曲线 。
广州新力聚氨酯制品厂 已开发 成功纳 米改性 聚氨 酯弹 性体 。 该厂研制的有 机或无 机纳米 材料增 强的聚 氨酯 弹性 体 , 具有高强度 、高耐磨性 及耐高 温性能 好的 特点 。 例 如在 140 ℃下其 100 %及 300%定伸强度仍能达到常温时时的 70% 左右 。它的 工作温度可比普通聚氨酯弹性体高 30~ 50℃, 可 用于高温高 压聚氨酯密 封圈 、石油钻 井泥浆 泵皮碗 、纺 织机 械拉丝牵伸胶辊 、纺织高速增速轮 、高速摩擦片等 。
图 4 软质聚氨酯泡沫塑料吸水率与导热系数关系曲线
5 结论
a 在一定范围内 , 泡沫的隔热性能与泡沫受挤 压的关系不大 。
b 在 20 kg/m3 以内的密度范围 , 密度越大 , 隔热 性能越好 。
c 软质泡沫塑料中 , 辐射传热占主要地位 , 缩小 泡孔孔径 , 缩短辐射传热途径 , 可提高 软泡隔热性 能。
作者简介 张建可 1954 年出生 , 研究室副主任 , 副研究员 。 主要从事聚氨酯等各种材料研制与测试工作 , 获国家 、部科技进步奖 4 项 , 执笔 发 表论文 36 篇 , 编写国家军用 、行业 、院标准 18 项 。
·消息动态·
纳米改性聚氨酯弹性体
纳米级碳酸钙 、二氧化硅 、二氧化钛 、粘土等材料 用于聚 合物的改性已取得不少的技术突破 , 一些厂家已成功 制备了 各种纳米聚合物复合材料 。 与普通改性聚合物相比 , 纳米改 性材料的物性及加工性能都有较大提高 。
第 3 期 张建可等·软质 聚氨酯泡沫塑料隔热性能研究 · 2 5 ·
热系数曲线上扬较快 。这主要是因为软质泡沫塑料 的开孔率高 , 辐射传热占据了主要地位 。 辐射传热 受温度影响较大 , 温度越高 , 曲线斜率越大 。 由此也 证明了辐射传热在软质泡沫塑料中的重要作用 。 所 以 , 提高泡沫塑料闭孔率 , 缩小泡孔直径 , 减少辐射 传热 , 将会大大降低泡沫塑料的导热系数 。
Study on the Insulation Property of Flexible Polyurethane Foam
Zhang Jianke Ji Yongfu (Lanzhou Institute of Physics , 730000) Abstract :The factors influencing the thermal insulation of soft polyurethane foam were investigated .The relations between thermal conductivity and compression of the foam , temperatures , density and water absorption have been discussed .The results show that temperature , density and water absorption are the main factors . Keywords :Polyurethane Flexible foam Heat insulation Thermal conductivity
在软质聚氨酯泡沫塑料中 , 由于泡沫材料开孔 率很高(约为 80 %左右), 泡孔中辐射传热和气体传 热应为主要考虑的方面 。
1 软质聚氨酯泡沫的压缩对导热系数的影响
本工作采用测试硬质聚氨酯泡沫塑料的方法[ 2] 即采用一维稳态热流的双试样平板法对软质聚氨酯 泡沫塑料的导热系数进行测试 。与硬质泡沫塑料不 同的是软质泡沫塑料容易被压缩而变形 。为了防止 泡沫变形 , 在装配试样时 , 安装了限位装置 , 使软质 聚氨酯泡沫塑料试样的压缩范围在允许的误差范围 内 。 另外 , 本工作还对压缩率 -导热系数的关系进 行了测定 。图 1 是常温下软质聚氨酯泡沫塑料导热 系数与压缩率的关系曲线(泡沫密度为 20 kg/m3)。
2 温度对聚氨酯软泡导热系数的影响
图 2 是我们测定的软质聚氨酯泡沫塑料的导热 系数与温度的关系曲线(泡沫密度为 20 kg/m3)。从 图 2 的测试结果看出 , 当温度变化时 , 软质聚氨酯泡 沫塑料的导热系数变化较大 , 特别是在温度 300K 以 上 。该曲线的斜率远大于硬质泡沫塑料的导热系数 曲线斜率 , 变化规律有较大区别 。 因为软泡开孔率 高并采用了无氟发泡技术 , 因此在其导热系数曲线 288~ 293K(15 ~ 20 ℃)未见因 CFC-11 冷凝而产生的 最低导热系数拐点 。另外在 300K 以上时软泡的导
与硬质聚氨酯泡沫塑料类似 , 软质聚氨酯泡沫 塑料的隔热性能主要用导热系数表示 , 其导热系数 由下式各部分组成[ 1] 。
λ总 =λ辐 +λ气 +λ固 … …… …… …… (1)
式中 λ辐 —辐射传热对软质聚氨酯泡沫塑料的传 热贡献 ;λ气 —泡孔中气体对软质聚氨酯泡沫塑料的 传热贡献 ;λ固 —聚氨酯塑料固体材料对软质聚氨酯 泡沫塑料的传热贡献 。
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