標簽： 酚醛
酚醛泡沫作為太陽能熱水器保溫材料的應用分析
關鍵詞] 酚醛泡沫 太陽能熱水器 集熱器 保溫材料 [摘 要] 對目前太陽能熱水器所使用的保溫材料的應用狀況作了一個分析，以及對酚醛泡沫特性的介紹，說明酚醛泡沫是一種太陽能熱水器的理想保溫材料。對其推廣應用作了一些分析。 [作 者] 戢超 林志祥 丘煊元 [單 位] 廈門高特高新材料有限公司 1 太陽能熱水器的結構及其保溫材料現狀 太陽能熱水器一般都會有水箱、集熱器等部分組成。而集熱器主要有平板集熱器和真空管集熱器等兩大類。 不論什么種類、結構的太陽能熱水器都會用到保溫材料。而且保溫材料的性能也會直接影響太陽能熱水的使用。在我國，目前太陽能熱水器的保溫材料主要使用聚氨酯發泡材料、巖棉等。 目前作為太陽能熱水器的主要保溫材料的聚氨酯、巖棉等材料在使用過程中均出現了一些問題。 例如，目前水箱中填充于內膽和外殼之間的保溫層材料主要采用聚氨酯發泡材料。由于聚氨酯材料本身的缺陷及工藝技術等原因容易造成收縮及穿孔等問題。 另外一個缺點就是環保問題，傳統的聚氨酯發泡材料（水箱和集熱器均有用到）消耗石油資源、HCFC—141b發泡破壞臭氧層、廢氣泡饃還造成白色污染，成為太陽能熱水器的一個瑕疵。為此，一些太陽能熱水器廠家不得不花費大量精力研發或引進相關技術解決這些問題，比如已經取得成果的無氟發泡技術等。但目前也只是部分具有強烈社會責任感的且有實力的企業在研發及使用這些技術。 還有一點就是，聚氨酯的使用溫度不能太高，尤其是利用水或141b作為發泡劑的聚氨酯使用時應長期低于100℃，否則會導致附近的聚氨酯材料發生焦化，呈開孔結構，喪失保溫性能。而分體式集熱器的空曬溫度一般會達到150℃，如果不采用性能更高的保溫材料，對太陽能熱水器的使用壽命將會是一個影響。 巖棉雖然使用溫度較高，但由于其保溫性能有限，以及易產生的細小纖維容易對人體造成傷害，大部分廠家已經改用聚氨酯。但由于巖棉相對較低的價格，致使一部分廠家還在繼續使用巖棉等保溫材料。 2 太陽能熱水器對保溫材料的要求 “太陽能熱水器的得熱能力優秀是關鍵，保溫能力（解決熱損耗的問題）則是重點”。大家普遍已經有這樣一個認識。由此可以看出太陽能熱水器中保溫材料的重要性。 目前太陽能熱水器相關國家、行業標準對保溫材料的主要要求是不得使用石棉和含有氯氟烴化合物（CFCs）類的發泡物質。 其實，根據上面所敘述的目前保溫材料出現的問題，可以看出，要想提高的太陽能熱水器的性能對保溫材料還應有其他一些更高的要求：第一，較好的保溫性能，即較低的熱傳導率；第二，較低的收縮率；第三，環保，生產及使用過程中對環境及人體均不造成危害；第四，較好的耐熱性能，熱穩定性；第五，較長的使用壽命。 3酚醛泡沫介紹 酚醛泡沫（Phenolic Foam， 簡稱PF），是以酚醛樹脂和乳化劑、固化劑、發泡劑及其它助劑等多種物質，經科學配方發泡固化而成的閉孔型硬質泡沫塑料。由于其極低的導熱系數，保溫性能好，被譽為保溫之王。八十年代國外科學家通過酚醛樹脂及其制品的研究，發現它們具有突出的難燃性、低煙、低毒性能(即FST特性)和優異的耐熱性。九十年代以來包括酚醛泡沫在內的酚醛復合材料得到很大發展，在各個領域開始應用。 我國目前研發生產酚醛泡沫及其復合材料的企業也越來越多，為酚醛泡沫在我國的應用提供了一個良好的條件。酚醛泡沫已經中央空調風管、管道保溫、建筑節能保溫等諸多領域開始成功應用，并形成一種趨勢。有人提出，二十一世紀，酚醛泡沫以其優異的保溫防火性能以及綠色環保的優點終會發起一場保溫新材料的革命。 酚醛泡沫材料的特性總結如下： 3.1保溫性能好 酚醛泡沫和聚氨酯泡沫材料一樣，都是閉孔率很高的材料。酚醛泡沫的導熱系數一般為0.02~0.04w/m.k，與聚氨酯的導熱系數相當。 3.2使用溫度廣 酚醛泡沫的使用溫度非常廣，酚醛泡沫在-196℃到180℃（允許瞬時溫度250℃）范圍內均可使用。且有較好的熱穩定性。 3.3環保 酚醛泡沫采用的是無氟發泡技術，生產及使用時均無毒無味。 3.4使用壽命長、抗腐蝕抗老化 酚醛泡沫材料已固化成型，長期暴露在陽光下，無明顯老化現象。使用壽命明顯長于其它保溫材料。除能被強堿腐蝕外，幾乎能耐所有的無機酸、有機酸及鹽類的腐蝕。 3.5不燃性 酚醛泡沫無需加入任何阻燃劑，阻燃等級即為難燃B1級。酚醛泡沫見明火時，表面形成結構碳，無滴落物、無卷曲、無融化現象。過火后，表面形成結構碳的石墨層，有效的保護了泡沫的內結構?？够鹧婺芰蛇_1小時以上不被穿透（100毫米），且無煙，無有害氣體散發。 3.6工藝性 可以通過流水線生產出表面復合鋁箔、彩鋼板等各種材料的板材。也可以在模具中填充發泡。 4酚醛泡沫作為太陽能熱水器的保溫材料的推廣使用 通過對太陽能熱水器保溫材料目前的使用狀況，及酚醛泡沫的相關性能的介紹，可以看出酚醛泡沫完全可以作為太陽能熱水器保溫材料，而且是一種性能各方面比較有優勢的保溫材料。 不僅如此，大家比較關注的肯定還有價格問題，其實這幾年酚醛泡沫行業通過自身的發展，目前酚醛泡沫價格已基本與聚氨酯持平。這也為酚醛泡沫在太陽能熱水器上的應用提供了一個良好的條件。 筆者認為，要想在太陽能熱水器領域大量推廣使用酚醛泡沫還有很多工作要做，只能采取循序漸進、逐步取代的方法。 首先比較容易打開局面的應該是在平板集熱器上。因為在平板集熱器上應用的保溫材料為板材，可以直接從生產酚醛泡沫的廠家購買，然后安裝使用。 其次是真空管集熱器上的聯集管。雖然目前酚醛泡沫廠家還沒有生產酚醛泡沫聯集管，但相信如果有需要，酚醛泡沫廠家通過對設備及工藝上的研發改進，生產出酚醛泡沫聯集管難度不是很大。 接著就是保溫水箱了。由于目前酚醛泡沫的技術門檻相對聚氨酯來說還較高，太陽能熱水器廠家掌握酚醛泡沫的發泡技術還有一定的難度，投資也會較大，所以必須設備技術全方位合作。但只要太陽能熱水器和酚醛泡沫廠家能達成合作的話，生產技術也不是難題。 希望通過對太陽能熱水器保溫材料的分析及酚醛泡沫的介紹，能給太陽能熱水器、集熱器廠家，以及酚醛泡沫廠家一些啟示，合作研發生產出更好的太陽能熱水器，為我國的太陽能事業做出一點貢獻。 [參考文獻]： 1 尚桂香. 酚醛泡沫作為太陽能集熱器保溫材料的可行性分析[J].太陽能.2009，10：29-31. 2 HJ/T363-2007，環境標準產品技術要求家用太陽能熱水系統[S]. 作者簡介：戢超（1982-），男，學士學位，05年畢業于武漢理工大學材料科學與工程專業，現就職于廈門高特高新材料有限公司，工程師。E-mail:jichao8201@163.com 聯系地址：福建廈門集美北部工業區蓮塘路99號 廈門高特高新材料有限公司 郵編：361021 電話：15960396517
