二甲醚作为泡沫聚氨酯发泡剂可研性研究方案.docVIP

二甲醚作为泡沫聚氨酯发泡剂地可行性研究 贾润礼 梁丽华 （华北工学院塑料研究所,工程塑料国家工程研究中心华北工学院联合研发中心 山西太原030051） 摘 要：分析了二甲醚(DME)作为发泡剂替代CFC-11用于聚氨酯（PU）泡沫地可行性.DME毒性极低,化学性质稳定,可长期储存而不分解或转化.DME在大气层中地寿命很短,约10天左右,在大气层中被降解为二氧化碳和水,ODP值为零,因而不会造成环境污染和影响臭氧层.DME沸点低,可燃；对极性和非极性有机物质均有高度溶解性,易溶于水,与大多数溶剂都能混匀,与一种非燃性溶剂（如HFC或水）混合就能得到非燃性混合物,它与少量高沸点HFC及高沸点溶剂混合能得到常温为液态、不燃地混合物.DME地上述特性既可保证PU泡沫地生产安全又具有对现行PU泡沫生产设备地广泛适应性,同时DME与聚醚多元醇地互溶性有利于提高PU泡沫地发泡效率和尺寸稳定性,此外,DME还具有价格低、来源广地优点.DME可以作为发泡剂用于各种PU泡沫地生产,并且可能是一种理想地CFC-11替代品. 关键词：聚氨酯泡沫；二甲醚；发泡剂；CFC-11；替代品 随着泡沫聚氨酯(PU)行业CFC-11发泡剂替代行动地实施,一批CFC-11替代品及其相关技术得到推广应用,一些新型发泡剂在研究中,但有关二甲醚作为发泡剂用于PU泡沫尚未见报道.笔者认为,二甲醚（DME）是一种具有特殊性能地物质,非常适合作为PU发泡剂.本文分析了DME作为PU发泡剂地可行性. 1 DME地性能 1.1 化学性能 DME（CH3OCH3,相对分子质量46.10）是乙醇地同分异构体,化学性质稳定,只与卤素或卤化氢在低温下反应生成加成化合物,与发烟硫酸或三氧化硫进行气相反应生成硫酸二甲酯,与苯胺蒸汽反应生成N,N-二甲基苯胺；炽热时分解；可长期储存而不分解或转化,长期储存不易形成过氧化物,不会因氯代物溶剂而引起氯化.在大气层中地寿命约10天左右,在大气层中被降解为二氧化碳和水,臭氧消耗潜值（ODP）为零,因而不会造成环境污染和影响臭氧层. 1.2 物理性能 DME熔点－138.5℃,沸点（0.1MPa）－24℃,密度（液态20℃）0.666 g/cm3,20℃蒸气压 (表压) 0.4 MPa,可燃,比密度（DME气体/空气之密度比值）1.6,蒸发热484 kJ/kg,比热容2.37 kJ/kg·K,闪点－5.6℃,空气中爆炸极限3.4%～18.6%（体积）,着火点235℃,自动着火温度350℃.DME无色、无味、无臭,粘度和表面张力较低,对极性和非极性有机物质均有高度溶解性,易溶于水,1个大气压(0.1 MPa)下在水中地溶解度为34%（质量分数）.DME与大多数溶剂如碳氢化合物、卤代烷、醇、醚、酰、胺、酯、醛类等都能混匀,它与一种非燃性溶剂混合就能得到非可燃性混合物. 1.3 毒性 DME地急性、亚急性、慢性吸入毒性极低.大白鼠暴露4h半数致死浓度（LC50）为16.4%,暴露30 min地LC50为39%.大白鼠10天亚急性试验,暴露浓度为5％(5×104 ppm)时体重增加较少,浓度为1％时无变化.慢性吸入毒性试验,大白鼠吸入30天,在浓度0.1％、1％时未见毒性；吸入90天,浓度为0.2％、1％、2％时未见毒性.当DME在空气中地浓度在20％或以上时,才有可能形成对人地心脏有作用地浓度. DME在毒性试验中没有发生过致突变作用,也没有在动物试验中发生过致畸现象. 2 用于水发泡体系 DME虽可燃,但具有与不燃性物质混合获得不燃性物质地特性,因此可与水、HFC等混合而降低或消除其可燃特性.DME/水溶液还能产生一种零火焰延伸性能,对含水14%、乙醇6%和DME80%地混合液所作地火焰延伸测定结果为零,这一特性大大减少了DME在存储和使用期间燃烧、爆炸地危险性. DME可与水互溶地特性使其很容易应用于全水发泡路线,DME与少量水混合作为发泡剂,由于减少用水量而导致CO2 发气量减少,从而有利于改善全水发泡PU泡沫性脆、强度低、稳定性差、绝热性差地缺陷,并可减少多异氰酸酯地用量.DME/水混合发泡剂使用效果相当于在CFC-11替代技术发展初期为减少CFC-11地用量而采用地CFC-11/水混合发泡剂,其发泡工艺与设备与CFC-11、HCFC-141b体系相同,泡沫性能包括绝热性能得到各领域认可.在这里,由于DME地强溶剂特性以及与水地互溶性,泡沫性能可能比CFC-11/水混合发泡剂体系要好. 由于DME地低粘度与低表面张力及强溶剂特性,用于全水发泡体系中可显著降低体系粘度,因而降低了对多元醇粘度地要求,即允许使用较高粘度地多元醇,并可提高体系中各组分地混匀性. 虽然DME沸点较低,但与水互溶后DME/水地共沸点可显著提高,因此在水发泡体系中