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吸收并釋放二氧化碳的氣候友好型聚氨酯發(fā)泡劑

成果描述：傳統(tǒng)的聚氨酯發(fā)泡劑存在消耗臭氧和導(dǎo)致全球變暖等問題，承受著巨大的環(huán)保壓力。如目前使用的氫氟碳化合物地球變暖潛值是二氧化碳（CO2）的800多倍，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看其使用必將受到限制。本項(xiàng)目（專利申請(qǐng)?zhí)枺?01410182221.5）在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下，開發(fā)了疏水改性的聚乙烯亞胺材料，該材料能夠可逆吸收二氧化碳，并在聚氨酯泡沫成型的過程中釋放出二氧化碳來參與聚氨酯泡沫的形成。這種新型的發(fā)泡劑不消耗臭氧、不產(chǎn)生額外的溫室效應(yīng)、不燃，和聚氨酯泡沫的原料能均勻混合，可用于各種聚氨酯泡沫。利用該發(fā)泡劑我們已制備出聚氨酯硬泡材料，其力學(xué)強(qiáng)度和密度均能達(dá)到現(xiàn)有泡沫的要求。目前正在研發(fā)可應(yīng)用的聚氨酯軟硬泡產(chǎn)品。該項(xiàng)目具有二氧化碳減排效應(yīng)，將會(huì)受到國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持。市場(chǎng)前景分析：2013年我國(guó)氫氯氟碳發(fā)泡劑的用量為10萬噸，年增長(zhǎng)率為15%，到2014年約為12萬噸。目前的氫氟碳發(fā)泡劑HFC-245fa和HFC-365mfc售價(jià)約為8萬/噸，如果我們的市場(chǎng)占有率為5%，即有6000噸/年，按同樣價(jià)格計(jì)算，市場(chǎng)年銷售額可達(dá)4.8億元。目前我們的氣候友好發(fā)泡劑實(shí)驗(yàn)室成本為200元/kg（20萬/噸），產(chǎn)業(yè)化以后成本會(huì)大大降低，可以達(dá)到甚至低于HFC的水平。我們希望和企業(yè)一道，爭(zhēng)取國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持，完成本氣候友好發(fā)泡劑的產(chǎn)業(yè)化。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：聚氨酯的第一代發(fā)泡劑氯氟碳（CFC-11）由于嚴(yán)重破壞臭氧層和產(chǎn)生溫室效應(yīng)（導(dǎo)致全球變暖），在我國(guó)已停止使用。第二代發(fā)泡劑氫氯氟碳（如HCFC-141b）臭氧消耗值已降至CFC-11的十分之一，仍有嚴(yán)重溫室效應(yīng)，按照“蒙特利爾議定書”的要求，我國(guó)2015年要實(shí)現(xiàn)基線水平17.5%的淘汰。第三代發(fā)泡劑為氫氟碳，如HFC-245fa和HFC-365mfc，這是目前接受的環(huán)保型發(fā)泡劑，不消耗臭氧，但地球變暖潛值仍為CO2的800倍，受“京都議定書”的限制，目前歐美已禁止使用，我國(guó)禁止也是遲早的事。現(xiàn)在的環(huán)保型發(fā)泡劑還有烷烴，如環(huán)戊烷，不消耗臭氧，地球變暖潛值只有CO2的7倍，但存在可燃易爆的缺點(diǎn)。液體CO2發(fā)泡也是不錯(cuò)的選擇，但這種發(fā)泡需要高壓和制冷設(shè)備（使CO2保持液態(tài)），使用很不方便。最近，美國(guó)霍尼韋爾公司公布第四代發(fā)泡劑（2015年美國(guó)專利US9,000,061 B2）1-氯-3,3,3-三氟丙烯（HCFO-1233zd）用于聚氨酯泡沫，據(jù)報(bào)道，這種發(fā)泡劑不燃，地球變暖潛值低，所得泡沫導(dǎo)熱系數(shù)比HFC-245fa低8%。這種發(fā)泡劑雖然對(duì)氣候影響小，但發(fā)泡劑最終仍會(huì)排放到大氣中（潛在影響未知），對(duì)于要求揮發(fā)性物含量低的泡沫（如汽車內(nèi)飾）仍不合適。我們研制的氣候友好型發(fā)泡劑除CO2以外，不向大氣排放任何揮發(fā)性物質(zhì)，不破壞臭氧，不產(chǎn)生額外的溫室效應(yīng)（因CO2可來自于大氣），不燃燒，可以像現(xiàn)有的發(fā)泡劑一樣使用。根據(jù)目前的研究，所得泡沫除導(dǎo)熱系數(shù)較高以外，其他性能均和現(xiàn)有泡沫性能相當(dāng)，因此可廣泛用于對(duì)絕熱效果要求不高的領(lǐng)域，比如汽車內(nèi)飾、沙發(fā)、床墊等等領(lǐng)域。

四川大學(xué) 2021-04-10

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