应大力推广酚醛泡沫在太阳能热利用领域的应用

 [关键词] 酚醛泡沫  太阳能热水器  平板集热器 保温材料

[摘  要] 对目前太阳能热水器领域所使用的保温材料应用状况作了一个分析，介绍酚醛泡沫的应用优势，说明酚醛泡沫是一种太阳能热水器的理想保温材料。酚醛泡沫的应用能提高太阳能热水器的整体质量，对太阳能热利用行业将是一个良好的促进。

[作  者]  丘煊元 戢超 詹仕凯

[单  位]  厦门高特高新材料有限公司

 

1背景

中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，现已成为世界上**大的太阳能热水器生产国和**大的太阳能热水器市场，并仍在以每年20％-30％的速度递增。但是中国太阳能热水器的生产企业有5000多家，除部分全国性品牌因质量、售后服务过硬而市场**度较高外，行业中存在着大量纷繁芜杂的杂牌企业，这种状况不利于行业的长远发展，这就要求政府部门进行规范，加强监管引导。尽管市场现状不如人意，但市场前景仍看好。而且太阳能热水器的质量直接影响着人民的日常生活，所以必须对太阳能热水器的质量引起足够的重视。

 

2保温材料现状

近年来，太阳能热水器质量问题层出不穷。其中一个严重的问题就是太阳能热水器的保温问题。

     目前太阳能热水器保温水箱的保温层大都采用聚氨酯保温材料，由异氰酸酯和组合聚醚两种原料在一定条件下发生化学反应生成，聚氨酯的密度在40kg／m3时保温效果**佳，过高或过低保温效果都不佳。这种密度的聚氨酯，生产过程中对压强和温度的要求较高，工艺较难控制，如果生产设备和工艺简陋，就会生产出劣质的聚氨酯保温层。一些中小品牌的太阳能热水器生产企业虽然采用同样的原料，但由于技术、资金实力有限、设备简陋，甚至采用手工搅拌的方式，导致发泡料不均匀，闭孔率极低，有的地方泡孔过大，热量极易穿透、散失快，一夜温度能降一二十度。这样的劣质聚氨酯保温层就像“黑心棉”，起不到保温作用。

　　其次，缺乏高温熟化处理工艺。太阳能热水器放在楼顶，长期高温暴晒，发泡料如果不经熟化处理，反应不充分，高温下开始进行二次发泡，向内挤压内胆，向外膨胀，胀破外桶皮，3-5年后保温效果迅速下降，达不到保温作用，整台太阳能热水器也就这样报废了。因高温熟化处理会大大增加成本，大部分企业都省略了这道工序，只有少数的大品牌企业在使用。

     还有发展迅速的平板太阳能集热器。目前平板太阳能集热器的保温材料一般选择聚氨酯发泡或者岩棉。岩棉虽然耐热温度较高，但由于起保温性有限，其实并不是**好的保温材料。采用聚氨酯泡沫的话，除了上述保温水箱中出现的问题外，还会出现由于聚氨酯经受不住集热器长期的高温，长时间之后会收缩，严重影响保温性能。

     还有一个容易忽视的问题就是环保问题。现有的聚氨酯、岩棉从环保方面来讲，都存在一些问题。聚氨酯的无氟发泡技术还是没有大量应用。岩棉的纤维对身体及空气都会造成影响。

 

3酚醛泡沫介绍

     那么有没有一种耐热性能好，保温性能好，同时又环保的适合做太阳能热水器的保温材料呢？

酚醛泡沫是一个很好的选择。酚醛泡沫（PhenolicFoams,简称PF）被誉为“保温之王”,具有容量轻、绝热性好、刚性大、尺寸稳定性好等特点，属于难燃物质，燃烧时仅产生少量一氧化碳有毒气体，发烟量低、不会熔融、无滴落物。它是以酚醛树脂、乳化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质，经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。

20世纪80年代，国外科学家通过对酚醛树脂及其制品进行研究，发现它们具有突出的难燃、低烟、低毒特性和优异的耐热性。20世纪90年代以来，包括酚醛泡沫在内的酚醛复合材料得到很大发展。近些年来，由于高层建筑、交通运输、舰船、航空、空间技术等方面对合成泡沫塑料的热稳定性和耐燃性提出了严格要求，使得酚醛泡沫得到广泛关注和迅速发展。二十一世纪，酚醛泡沫以其优异的保温防火性能以及绿色环保的优点终会发起一场保温新材料的革命。

酚醛泡沫材料的特性总结如下：

1保温性能好 酚醛泡沫和聚氨酯泡沫材料一样，都是闭孔率很高的材料。酚醛泡沫的导热系数一般为0.025w/m.k，与聚氨酯的导热系数相当。

2使用温度广、耐热性好 酚醛泡沫的使用温度非常广，酚醛泡沫在-196℃到180℃（允许瞬时温度250℃）范围内均可使用。且有较好的热稳定性。

3环保 酚醛泡沫采用的是无氟发泡技术，生产及使用时均无毒无味。

4使用寿命长、抗腐蚀抗老化 酚醛泡沫材料已固化成型，长期暴露在阳光下，无明显老化现象。使用寿命明显长于其它保温材料。除能被强碱腐蚀外，几乎能耐所有的无机酸、有机酸及盐类的腐蚀。

5工艺性 可以通过流水线生产出表面复合铝箔、镀锌钢板等各种材料的板材。也可以在模具中填充发泡。

 

4应用前景

那么如何酚醛泡沫更好的应用到太阳能热水器中去呢？

笔者认为，对于保温水箱，由于酚醛泡沫的发泡技术还不像聚氨酯那样普及，应该采取设备、技术多方面合作的方式，逐渐推广保温水箱采用酚醛发泡。

对于平板集热器，由于酚醛泡沫表面能与镀锌钢板复合，所以可以做成平板集热器的背框、酚醛泡沫保温层、铝箔“三合一”的一体化保温板交由集热器厂家直接使用，此种方法还能简化集热器的生产工艺。

相信，如果能将酚醛泡沫作为太阳能热水器的保温材料大量应用，对太阳能热水器的整体质量将会有一个很大的提高，对太阳能热利用行业将是一个良好的促进。