我国研究开发首个无氯氟聚氨酯发泡剂

 即使不懂化工,你也一定听说过氟利昂,和一度广为宣传的“无氟冰箱”。实际上,氟利昂等氯氟烃类物质因其低沸点等特性,不仅能作为空调压缩机的制冷剂,还可以作为聚氨酯泡沫的物理发泡剂。随着其对大气臭氧层的破坏作用被逐渐明确和重视,使氯氟烃在制冷剂和发泡剂领域均加速了淘汰和换代进程。

 7月6日,淄博正华发泡材料有限公司和山东理工大学共同开发的全球首创无氯氟聚氨酯化学发泡剂在山东淄博进行墙体喷涂应用试验取得成功。这为世界聚氨酯产业摘掉氯氟元素的紧箍咒、开启绿色发展的新篇章迈出了重要一步。

 绿色环保 定义产业新方向

 “我们开发的聚氨酯化学发泡剂不含氯氟元素,可以完全替代现有含氯氟烃的物理发泡剂,为世界聚氨酯产业淘汰‘消耗臭氧层物质’、减少温室气体排放找到了一条全新出路。无氯氟聚氨酯化学发泡剂CFA8是目前世界上除水外,唯一一种能与异氰酸酯反应产生二氧化碳气体的有机化合物,为聚氨酯化学发泡剂的开发研究奠定了理论基础,重新定义了聚氨酯产业发展方向。”专利技术发明人、山东理工大学化学工程学院教授毕玉遂告诉中国化工报记者。

 1987年,《蒙特利尔议定书》国际公约约定:在世界范围内完全禁止使用氟利昂作为发泡剂;欧美等国家目前已完全禁止生产和进口第二代化学发泡剂HCFC-141b。中国承诺在2030年以前完全禁止生产和使用HCFC-141b。为了填补市场空白,第三代物理发泡剂HFC-245fa和HFC-365mfc应运而生,但在生产过程中依然产生大量破坏臭氧层的物质,而且会产生温室效应。

 “目前,美国在力推第四代物理发泡剂,第四代发泡剂更环保安全,但全球变暖潜能值(GWP)仍大于1,分子中依然含有氟氯元素,对臭氧层的破坏无法避免。”毕玉遂说,这些物理发泡剂随着环保性能的提高,价格也在成倍增加。

 “而CFA8消耗臭氧层潜能值(ODP值)为零, GWP值为1,寿命期气候性能LCCP最低,是一种全新的绿色环保、安全的化学发泡剂。”毕玉遂说。

 毕玉遂介绍,应用该发泡剂生产的聚氨酯材料压缩强度高、导热系数较低、尺寸稳定性良好。2013年,以舒兴田、吴慰祖、汪燮卿三位院士等专家组成的鉴定委员会对这一科技成果进行鉴定,认为该化学发泡剂生产工艺流程设计科学合理、原料易得、成本较低,生产过程无三废排放、清洁环保,材料各项性能符合相关质量标准,有望替代现有物理发泡剂。

 “未来,我们有望生产出世界上最省电的冰箱等电器设备、制造出世界上保温性能最好的LNG储运设备、建设出防火性能良好且最节能环保的建筑。”毕玉遂信心十足。

 填补空白 囊括全球大市场

 记者采访了解到,随着蒙特利尔议定书的相关执行期限越来越近,含氯氟元素的物理发泡剂将加速淘汰。无氯氟聚氨酯化学发泡剂CFA8作为物理发泡剂的唯一替代者,具有广阔的市场空间,潜在经济价值巨大。

 聚氨酯硬质泡沫材料性能优异,广泛应用于冷藏保温、建筑节能、太阳能、汽车、冰箱冰柜等产业。中国聚氨酯工业协会统计数据显示,2014年全球聚氨酯硬质泡沫材料需求量为570万吨,2014～2020年期间,需求量预计将以4.5%的复合年增长率上涨。聚氨酯发泡剂作为聚氨酯硬质泡沫材料重要生产原料之一,也将拥有巨大的市场需求。未来几年,聚氨酯发泡剂的用量将达60万吨。

 中国聚氨酯工业协会秘书长吕国会告诉记者,此前,我国聚氨酯发泡剂的发展始终限制在国外公司设定的游戏规则中,承受着畸高的价格成本。他认为,CFA8的产业化,不仅有望替代进口,也为中国主导未来世界发泡剂行业规则提供了有力支撑。

 问世后,引起了环保部高度重视,2014年被列入联合国多边基金支持计划。我们还得到了国知局有关部门的大力支持,现在已经申请了国内外一系列专利,构建了完整的知识产权保护体系。”毕玉遂说。

 成果转化 尚需政策助力

 在7月6日淄博举办的聚氨酯化学发泡剂应用媒体见面会上,多位业内专家表示,CFA8具有替代现有含氯氟烃物理发泡剂的巨大潜力,但要保证这一重大科技成果顺利完成转化,走向世界,还需要更多的配套措施和政策支持。

 中国石油和化学工业联合会产业发展部副主任李永亮表示,要将新型聚氨酯化学发泡剂成果纳入行业中长期战略发展规划,强化对这一成果基础理论研究、成果转化、标准体系建设、产业化及应用研究支持力度。

 中国聚氨酯工业协会副秘书长韩宝乐表示,行业协会将积极关注替代物质的发展,协调组织上下游企业的技术交流、应用实验,搭建合作平台,为新型环保聚氨酯化学发泡剂提供展示舞台,让更多的下游厂商了解、试用直至规模化使用,逐渐打开市场大门。

 淄博市科技局局长牛圣银建议,将淄博市聚氨酯联盟提升为山东省级联盟,在全省范围内推广新型发泡剂产品。科技局也考虑提供相应的补贴,帮助企业迅速形成工业化生产能力。

 “现有物理发泡剂体系已非常成熟,一些处于淘汰边缘的物理发泡剂,因其低廉的价格,依然受到多数聚氨酯泡沫材料生产企业的青睐,被大量使用。这就需要政府下力气、多举措引导企业参与淘汰计划。淘汰计划进展的快慢程度,将直接影响新型环保发泡剂的推广和应用。” 淄博正华发泡材料有限公司董事长侯永正说。