目前,二甲醚作為可替代柴油資源的清潔燃料,得到了大力推廣應用。同時,作為一種具有易壓縮、冷凝、汽化特性的新興基本化工原料,二甲醚還可望用于氣溶膠、氣霧劑和發泡劑等許多獨特用途。“與現在使用較多的環戊烷、環異戊烷類發泡劑相比,二甲醚用于泡沫聚氨酯(PU)發泡劑具有比較優勢。”中北大學(原華北工學院)塑料研究所所長賈潤禮教授對二甲醚的多種特性以及目前的產能和價格進行綜合分析后,日前得出了這一結論。
用作聚氨酯發泡劑可行
二甲醚的毒性極低,在大氣層中約10天左右就可降解為二氧化碳和水,ODP(臭氧消耗潛值)為零,因而不會造成環境污染和影響臭氧層。同時,二甲醚對極性和非極性有機物質均有高溶解性,易溶于水,與大多數溶劑都能混勻;與少量高沸點HFC(氫氟烴)及高沸點溶劑混合還能得到常溫為液態、不燃的混合物。賈潤禮認為,二甲醚的這些特性既可保證聚氨酯泡沫的生產安全,又對現行聚氨酯泡沫生產設備具有廣泛適應性,同時與聚醚多元醇的互溶性有利于提高聚氨酯泡沫的發泡效率和尺寸穩定性。此外,二甲醚還是一種理想的CFC(氯氟烴)-11替代品。這些特性使二甲醚從理論上具備作為聚氨酯發泡劑的可能。目前,我國二甲醚價格每噸為4000多元,產能已經達到400萬t,而現在使用較多的環戊烷、環異戊烷類發泡劑市場價格每噸都在1.5萬元~1.8萬元左右,因此二甲醚作為聚氨酯發泡劑在經濟上具有可行性。
賈潤禮介紹,現在國內部分企業及國外公司開始用水作聚氨酯發泡劑,但需要其他助劑,綜合成本每噸高達1.7萬元~1.8萬元。二甲醚可與水互溶的特性使其很容易應用于全水發泡路線,有助于改善全水發泡聚氨酯泡沫強度低、穩定性差、絕熱性差的缺陷,并可減少多異氰酸酯的用量。此外,二甲醚用于全水發泡體系中還可顯著降低體系黏度,提高體系中各組分的混勻性。雖然二甲醚沸點較低,但與水互溶后,二甲醚/水的共沸點顯著提高,因此在水發泡體系的各種發泡工藝中應用時仍可使用現行設備。
安全性比烷烴發泡劑高
賈潤禮指出,目前烷烴類發泡劑中的環戊烷、環異戊烷類發泡劑廣泛應用于聚氨酯發泡的主要原因是其具有的零ODP值、沸點較高、溫室效應很小、無毒、常溫下為液態等特性。但它同時具有的易燃、易揮發等特性,使其作為發泡劑使用時必須對現有計量、儲存、發泡設備進行較大改造。另外,烷烴類發泡劑在聚醚多元醇中的溶解性較差,必須使用經改性的多元醇和特殊助劑,使環戊烷、環異戊烷類發泡劑的應用受到限制。與其相比,二甲醚同樣具有零ODP值、溫室效應很小、無毒、資源豐富、價格低的優點。
二甲醚在常溫下呈氣態,但如果與少量高沸點烷烴混合,可得到常溫下的液態混合物,而且其爆炸極限比戊烷高一倍,安全性相對較高,與少量HFC或HCFC(含氫氟氯烴)混合就可達到不燃效果。此外,二甲醚與多元醇的互溶性有利于提高聚氨酯泡沫的發泡效率和尺寸穩定性。
成本比含氟發泡劑低
據介紹,含氟發泡劑有HCFC、HFC、PFA(全氟烷烴)、HFE(氟代醚)四類。與這4種含氟發泡劑相比,二甲醚在大氣層中的壽命比其中任何一種都短,并且成本最低,如單獨使用則發泡工藝性相當于氣態HFC,但二甲醚在多元醇中的高溶解性又使它的泡沫性能好于HFC發泡體系的泡沫;如果與少量高沸點溶劑及高沸點HFC混合使用則完全可達到不燃和常溫為液體的狀態,能夠適應高沸點HFC發泡體系現在使用的設備和工藝。