Introdução aos Agentes Espumantes de Poliuretano – Agentes Espumantes HFC

Os compostos de HFC (hidrofluorocarbonetos) têm um ODP (potencial de destruição da camada de ozônio) zero e um GWP (potencial de aquecimento global) muito baixo, apenas 1,5% a 3,0% do CFC-11. A maioria dos HFCs não são inflamáveis ​​e apresentam baixa toxicidade. Na espuma rígida de poliuretano, os HFCs apresentam baixas taxas de difusão de gás dentro das células de espuma, particularmente em espumas líquidas de HFC, que proporcionam excelentes propriedades de isolamento térmico.

Após anos de pesquisa, os HFCs líquidos, como o HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluoropropano) e o HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorobutano), são considerados fortes candidatos para terceiro lugar. -geração de agentes espumantes devido ao seu zero ODP e baixa toxicidade, conforme confirmado por testes detalhados de toxicidade. Formulações otimizadas resultam em espumas com excelente desempenho.

HFC-245fa

O HFC-245fa, introduzido pela primeira vez pela Honeywell (anteriormente AlliedSignal), não é inflamável, possui baixa toxicidade, baixa condutividade térmica de gás e boa solubilidade em polióis, resultando em espumas rígidas com excelentes propriedades. Seu baixo ponto de ebulição (15°C) melhora o fluxo do material de espuma durante o processo de formação de espuma. No entanto, a sua elevada pressão de vapor à temperatura ambiente requer modificações no equipamento de formação de espuma. Ao ajustar as formulações, pode-se obter uma espuma fina e uniforme com desempenho de isolamento térmico comparável aos produtos de espuma HCFC-141b.

HFC-365mfc

O HFC-365mfc é o único agente espumante HFC líquido com ponto de ebulição acima da temperatura ambiente entre os produtos atuais com zero ODP, exigindo modificações mínimas no equipamento. Promovido pela Solvay Fluorochemicals, o HFC-365mfc apresenta alguma inflamabilidade, com uma fração de volume inflamável no ar de 3,5%–9%. A adição de 5% de HFCs não inflamáveis, como HFC-134a, HFC-227ea (heptafluoropropano, ponto de ebulição -16.5°C) ou HFC-245fa podem mitigar a inflamabilidade. Misturas como HFC-365mfc e HFC-245fa (95:5 em massa) ou HFC-365mfc e HFC-134a (93:7 em massa) não são inflamáveis.

Além disso, o HFC-365mfc forma misturas azeotrópicas com ciclopentano (ponto de ebulição 32°C) e com pentano ou isopentano normal (pontos de ebulição 27°C e 22.5°C, respectivamente), oferecendo baixa condutividade térmica em fase gasosa. As espumas resultantes têm propriedades superiores mas podem ainda apresentar inflamabilidade.

Alternativas iniciais de HFC

Durante a fase inicial de substituição do CFC, novos refrigerantes com zero ODP, como HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) e HFC-152a (1,1-difluoroetano) foram parcialmente usados ​​como agentes de expansão de espuma rígida de poliuretano.

O HFC-134a tem uma vida atmosférica curta, não esgota o ozônio e tem efeitos plastificantes mínimos nas espumas de poliuretano. Entretanto, sua alta condutividade térmica em fase gasosa e baixa solubilidade em polióis em geral limitam sua aplicação. Sendo um gás à temperatura ambiente, requer recipientes de pré-mistura resistentes à pressão e formação de espuma imediata após a mistura com componentes como poliéter polióis, agentes de expansão e MDI polimérico. Apesar destes desafios, podem ser produzidas espumas de estrutura fina com melhor isolamento térmico e propriedades de envelhecimento.

HFC-356mffm

Extensas pesquisas foram conduzidas sobre o uso de HFC-356 (1,1,1,4,4,4-hexafluorobutano) como agente de expansão de espuma rígida de poliuretano. O HFC-356 tem um ponto de ebulição próximo ao do CFC-11, com uma condutividade térmica em fase gasosa de apenas cerca de 1,5 mW/(m·K) superior ao CFC-11. É o HFC com a menor condutividade térmica conhecida em fase gasosa, tem baixa toxicidade aguda e é menos corrosivo para os plásticos dos revestimentos de refrigeradores do que o CFC-11 ou os HCFCs. No entanto, seu alto peso molecular e requisitos de uso resultam em aumento da densidade e dos custos da espuma.

HFC-152a

O HFC-152a foi testado como agente espumante. Seu baixo ponto de ebulição e alta condutividade térmica na fase gasosa, juntamente com uma ampla faixa de concentração inflamável no ar, apresentam diversas desvantagens, levando ao uso limitado atualmente.