Introducción a los agentes espumantes de poliuretano: agentes espumantes HFC

Los compuestos HFC (hidrofluorocarbonos) tienen un ODP (potencial de agotamiento de la capa de ozono) de cero y un GWP (potencial de calentamiento global) muy bajo, sólo del 1,5% al ​​3,0% del del CFC-11. La mayoría de los HFC no son inflamables y tienen baja toxicidad. En la espuma rígida de poliuretano, los HFC exhiben bajas tasas de difusión de gas dentro de las celdas de la espuma, particularmente en las espumas líquidas de HFC, que proporcionan excelentes propiedades de aislamiento térmico.

Después de años de investigación, los HFC líquidos, como el HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluoropropano) y el HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorobutano), se consideran fuertes candidatos para el tercer puesto. Agentes espumantes de nueva generación debido a su ODP nulo y su baja toxicidad, como lo confirman pruebas de toxicidad detalladas. Las formulaciones optimizadas dan como resultado espumas con excelente rendimiento.

HFC-245fa

El HFC-245fa, introducido por primera vez por Honeywell (anteriormente AlliedSignal), no es inflamable, tiene baja toxicidad, baja conductividad térmica del gas y buena solubilidad en polioles, lo que da como resultado espumas rígidas con excelentes propiedades. Su bajo punto de ebullición (15°C) mejora el flujo del material de espuma durante el proceso de formación de espuma. Sin embargo, su alta presión de vapor a temperatura ambiente requiere modificaciones en el equipo de formación de espuma. Al ajustar las formulaciones, se puede lograr una espuma fina y uniforme con un rendimiento de aislamiento térmico comparable al de los productos de espuma HCFC-141b.

HFC-365mfc

HFC-365mfc es el único agente espumante líquido HFC con un punto de ebullición superior a la temperatura ambiente entre los productos actuales con ODP cero, lo que requiere modificaciones mínimas en el equipo. Promovido por Solvay Fluorochemicals, el HFC-365mfc presenta cierta inflamabilidad, con una fracción de volumen inflamable en el aire del 3,5 %.–9%. Agregar un 5% de HFC no inflamables como HFC-134a, HFC-227ea (heptafluoropropano, punto de ebullición -16.5°C), o HFC-245fa pueden mitigar la inflamabilidad. Mezclas como HFC-365mfc y HFC-245fa (95:5 en masa) o HFC-365mfc y HFC-134a (93:7 en masa) no son inflamables.

Además, el HFC-365mfc forma mezclas azeotrópicas con ciclopentano (punto de ebullición 32°C) y con pentano o isopentano normal (puntos de ebullición 27°C y 22.5°C, respectivamente), ofreciendo baja conductividad térmica en fase gaseosa. Las espumas resultantes tienen propiedades superiores pero aún pueden presentar inflamabilidad.

Primeras alternativas a los HFC

Durante la fase inicial de sustitución de CFC, se utilizaron parcialmente nuevos refrigerantes sin PAO, como el HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) y el HFC-152a (1,1-difluoroetano), como agentes espumantes de espuma rígida de poliuretano.

El HFC-134a tiene una vida atmosférica corta, no agota el ozono y tiene efectos plastificantes mínimos en las espumas de poliuretano. Sin embargo, su alta conductividad térmica en fase gaseosa y su baja solubilidad en los polioles en general limitan su aplicación. Al ser un gas a temperatura ambiente, requiere recipientes de premezcla resistentes a la presión y formación de espuma inmediata al mezclar con componentes como poliéter polioles, agentes espumantes y MDI polimérico. A pesar de estos desafíos, se pueden producir espumas de estructura fina con propiedades mejoradas de aislamiento térmico y envejecimiento.

HFC-356mffm

Se han realizado extensas investigaciones sobre el uso de HFC-356 (1,1,1,4,4,4-hexafluorobutano) como agente espumante de espuma rígida de poliuretano. El HFC-356 tiene un punto de ebullición cercano al del CFC-11, con una conductividad térmica en fase gaseosa de sólo 1,5 mW/(m).·K) superior al CFC-11. Es el HFC con la conductividad térmica en fase gaseosa más baja conocida, tiene una toxicidad aguda baja y es menos corrosivo para los plásticos del revestimiento del refrigerador que el CFC-11 o los HCFC. Sin embargo, su alto peso molecular y sus requisitos de uso dan como resultado una mayor densidad y costos de la espuma.

HFC-152a

Se ha ensayado el HFC-152a como agente espumante. Su bajo punto de ebullición y su alta conductividad térmica en fase gaseosa, junto con un amplio rango de concentración de inflamables en el aire, presentan varias desventajas, lo que lleva a su uso limitado en la actualidad.