1、CPP 冰箱内胆材质抗聚氨酯发泡剂腐蚀性能研究钟仁升郑礼倩王 琭叶 俊朱霞林(万华化学(宁波)容威聚氨酯有限公司浙江宁波 315812)摘要:通过蒸气腐蚀和浸润腐蚀的方式，测试并对比考察了用于冰箱内胆的高抗冲聚苯乙烯塑料(HIPS)和 CPP(含 30%聚丙烯(PP)和 70%HIPS)在不同发泡剂体系中的抗腐蚀性能。实验结果发现，在蒸气腐蚀过程中，HIPS 样条很容易开裂;CPP 在各发泡剂体系下耐腐蚀能力均明显优于HIPS，CPP 经腐蚀后，断裂伸长率下降幅度也低于 HIPS。关键词:HIPS;CPP;聚氨酯;发泡剂;抗腐蚀性能中图分类号:TQ 3238文献标识码:A文章编号:100519
2、02(2023)03001503doi:103969/jissn10051902202303004随着中国经济的高速发展，冰箱的产能已经过剩，利润也越来越低。因此，冰箱企业对制造成本的把控也越来越严格，其中内胆材质及冰箱内部填充使用的聚氨酯保温材料是成本的重要组成部分，很多冰箱企业加大了该领域的研发，以增强公司产品的盈利能力14。对于绝大多数冰箱产品，都会使用成本相对更低的高抗冲聚苯乙烯塑料(HIPS)作为内胆，但为了进一步降低成本，很多企业开始寻找 HIPS 的替代品，如聚丙烯(PP)。但 PP韧性好，更难以成型，且其表面极性较差，与聚氨酯泡沫不粘结，容易造成冰箱内胆脱粘57。因此，结合 H
3、IPS 易成型且粘接性能优异的特点，很多厂家开始尝试不同比例的 PP 和 HIPS 掺混的材料，以获得两者的优势性能，行业内一般称为 CPP。目前，冰箱常用发泡剂体系有环戊烷(CP)体系、CP+五氟丙烷(245FA)体系、CP+一氯三氟丙烯(LBA)体系等，聚氨酯发泡反应过程中易在冰箱内胆产生气泡，冷却后发泡剂气体吸附在内胆材料表面，对内胆材料具有一定溶胀作用，同时 245FA、LBA 沸点低，易挥发，从而造成材料表面鼓包89。本研究采用了浸润腐蚀和蒸气腐蚀两种方法，对比了 CPP(含 30%PP 和 70%HIPS)和 HIPS 的抗腐蚀及抗应变开裂能力。1实验部分11主要原料和仪器设备HI
4、PS 原材料，赛科 622P，上海赛科石油化工有限公司;PP 原材料，万华化学表面材料事业部;环戊烷(CP)，龙山化工有限公司;五氟丙烷(245FA)、一氯三氟丙烯(LBA)，霍尼韦尔中国有限公司。BS80-型注塑机，广州博创机械有限公司;5KnProline 型万能强度测试机，德国 Zwick-oell 集团;Diadrive 2000 型塑料切削机，德国 Mutronic 公司;耐压腐蚀罐、抗环境应力开裂(ESC)夹具，自制。12实验流程及条件挤出成型的 CPP 板、HIPS 板经裁样机(走枪速率为 2 mm/s)，制备成哑铃状样条。121发泡剂蒸气腐蚀实验将塑料件样条固定至 ESC 模具
5、上，ESC 弯曲应变 2%，固定 1 h 后，放置于含发泡剂液体的耐压腐蚀罐中，罐内温度(402)，保持 4 h，注意发泡剂液体不能接触塑料样条。熏蒸腐蚀试验结束后，泄压并取出样条，捋直，放置 12 h 后测试弯曲强度。122发泡剂浸润腐蚀实验将样条裁剪成一定大小，放入装 100 g 发泡剂液体的透明瓶中，分别记录腐蚀 30 min、240 min 后液体及样条状态。123ESC 环境应力实验将制备成型的塑料件样条固定至 ESC 模具上，ESC 弯曲应变 2%，固定 1 h 后，放置在含有发泡剂液体的耐压腐蚀罐中，罐内温度 2030，观察随时间变化样条开裂情况。13测试标准塑料拉伸性能按 GB
6、/T 104012018 测试，拉512023 年第 38 卷 第 3 期2023Vol38 No3聚氨 酯 工 业POLYUETHANE INDUSTY伸速率屈服前 1 mm/s，屈服后 5 mm/s。耐环境应力按 GB/T 2208832006 测试，型试样，测试温度 20 30;蒸气腐蚀测试，型试样，固定至 ESC 夹具中，测试温度(402)。2结果与讨论21样条抗发泡剂腐蚀性211浸润腐蚀实验分别按 CP 和 245FA 质量比 115 55、CP 和LBA 质量比 13 6 配制发泡剂混合液，分装至不同的塑料瓶中，置于 20 恒温箱 30 min，等液体温度稳定后，分别加入 CPP、
7、HIPS 塑料件，对比不同发泡剂液体对塑料件的浸润腐蚀性，4 h 后发泡剂液体状态对比见图 1。4 h 后取出样品，样条的形状对比见图 2。图 1浸润 4 h 后发泡剂液体状态图 2浸润 4 h 后样条状态由图 1 和图 2 可以看出，CPP 无论在 CP+LBA或 CP+245FA 发泡剂混合液中浸润 4 h 后，发泡剂液体均是澄清的，而浸润 HIPS 的液体有不同程度的浑浊，且经浸润后，HIPS 样条自身膨胀变形大，CPP 样条几乎不膨胀。实验结果表明，CPP 材料具有更好的抗发泡剂腐蚀性能。212蒸气腐蚀实验为了进一步验证 CPP 具有更好的抗腐蚀能力，增加了 1 组发泡剂蒸气腐蚀实验，
8、将样条分开固定在 ESC 夹具中，放入腐蚀性能测试罐中，在罐底加入 2 kg CP+245FA 发泡剂混合液，水浴温度控制在40，4 h 后取出样条，样条形状如图 3 所示，其中A 为 CPP 测试样条、B 为 HIPS 测试样条。由图 3 可见，样条经 CP+245FA 发泡剂蒸气腐图 3CP+245FA 发泡剂蒸气腐蚀 4 h 样条状态蚀 4 h 后，CPP 样条部分位置仅有轻微溶胀，而HIPS 样条腐蚀严重，每组样条均鼓起不同数量的气泡。说明 CPP 较 HIPS 有更强的抗发泡剂腐蚀能力。22样条抗环境应力开裂能力将样条分开固定在 ESC 夹具中，放入腐蚀性能测试罐中，在罐底加入 2
9、kg CP+LBA 发泡剂混合液，4 h 后取出样条。3 组 CPP 样条均无开裂;而HIPS 样条有两组发生了开裂，样条表面先被腐蚀，然后在缺口应力的作用下发生了开裂，可以得出CPP 材料具有更强的防发泡剂腐蚀开裂的能力。23样条拉伸性能分析将样条分开固定在 ESC 夹具中，放入腐蚀性能测试罐中，在罐底分别加入 2 kg CP 和 2 kg CP+245FA，30 min 后取出捋直，在 25 恒温箱中放置24 h，并将原始样条一并放入恒温箱中 24 h。经腐蚀后的样条与原始样条同时对比拉伸强度及断裂应变，结果如表 1 所示。表 1样条腐蚀前后拉伸强度及断裂应变样条拉伸强度/MPa断裂应变/
10、%原始CPCP+245FA原始CPCP+245FAHIPS153111454248181541093943451015510850395110CPP153152774742121481667444431615216173423819从表 1 可以看出，CPP 和 HIPS 原始拉伸强度及断裂应变相差不大，表明 CPP 与 HIPS 物性基本接近。经 CP 蒸气腐蚀 30 min 后，CPP 样条拉伸强度略有上升，HIPS 样条拉伸强度下降 29%左右，两者断裂应变变化不大。经 CP+245FA 蒸气腐蚀 30 min 后，拉伸强度 CPP 样条下降 50%左右，HIPS 样条下降了近 71%，
11、因样条腐蚀状态不一，断裂应变差值较大。可以看出，CPP 经腐蚀后力学性能优于 HIPS。61聚氨酯工业第 38 卷为进一步验证腐蚀后样条拉伸性能的变化，将样条固定在 ESC 夹具中，使用发泡剂 CP+LBA 混合液为蒸气源，塑料样条分别用发泡剂蒸气在 40 熏蒸 0、05、1、2 和 3 h，结果如图 4 和图 5 所示。图 4样条拉伸强度随熏蒸时间变化情况图 5样条断裂应变随熏蒸时间变化情况从图 4 和图 5 可以看出，无论 CPP 样条还是HIPS 样条，随着熏蒸时间的延长，CP+LBA 蒸气对其腐蚀性加剧。CPP 样条抗腐蚀能力优于 HIPS 样条，在40 蒸气环境中 3 h 后，CPP
12、 样条的拉伸强度下降 238%，而 HIPS 样条的下降 526%;CPP 样条拉伸断裂应变下降 455%，而 HIPS 样条的下降 707%。3结论(1)CPP 样条在不同发泡剂液体中的抗腐蚀能力均强于 HIPS 样条，在发泡剂蒸气腐蚀过程中，通过 ESC 装置增加样条应力，CPP 样条抗外力开裂能力也强于 HIPS 样条。(2)CPP 样条和 HIPS 样条原始拉伸强度和断裂应变数值相当，经过发泡剂蒸气 ESC 实验后，HIPS 样条无论是拉伸强度还是断裂应变，性能数值下降百分比明显高于 CPP 样条。(3)样条的发泡剂蒸气 ESC 实验中发现，发泡剂蒸气对样条的腐蚀作用与腐蚀时间成正比。
13、参考文献 1王娟 2022 年冰箱行业:高基数下行业承压加大总量或仍高于疫情前 J 家用电器，2022(7):3637 2宋敬学 坚守保鲜品质，冰箱行业需要持续创新J 家用电器，2019(12):64 3李楠，简钰轩，闭祖松，等 智能冰箱推荐系统设计J 物联网技术，2022，12(12):125126 4李俊 基于用户体验的家用智能冰箱信息交互设计研究D合肥:安徽工业大学，2019 5李德泉 挤出工艺对 ABS 板材质量的影响J 现代塑料加工应用，2002(6):8283 6CHUMBHALE V，AO B S Characterization of siliceousmordenite ob
14、tained by direct synthesis or by dealuminationJZeolites，1992(12):1115 7霍耀楠，黄玲 冰箱内胆用 HIPS 耐食用油腐蚀性能探究C合肥:中国家用电器技术大会论文集，2017:5458 8周艳艳，邹宇田，李思成，等 戊烷发泡剂特性及其硬质聚氨酯泡沫的性能 J 聚氨酯工业，2022，37(1):13 9李德徽，张志勇，张格亮 HFC-245fa 型聚氨酯硬泡用聚醚多元醇的研究 J 聚氨酯工业，2007，22(4):3033收稿日期20230130修回日期20230320Study on Corrosion esistance o
15、f CPP efrigerator LinerMaterial to Polyurethane Foaming AgentsZHONG ensheng，ZHENG Liqian，WANG Lu，YE Jun，ZHU Xialin(Wanhua Chemical(Ningbo)ongwei Polyurethane Co Ltd，Ningbo 315812，Zhejiang，China)Abstract:The corrosion resistance of high impact polystyrene(HIPS)and CPP(contain 30%polypropyleneand 70%H
16、IPS)used in refrigerator liner in different polyurethane foaming agent were tested and compared byusing steam corrosion and immersion corrosion method The results showed that HIPS were easy to crack in theprocess of steam corrosion The corrosion resistance of CPP was significantly better than HIPS in different foamingagent system，the reduction of elongation at break of CPP was also lower than HIPS after corrosionKeywords:HIPS;CPP;polyurethane;foaming agent;corrosion resistance作者简介钟仁升男，1988 年出生，硕
