自从《蒙特利尔议定书》签署至今，国际国内的ODS(消耗大气臭氧层物质)替代技术发展迅速，成果喜人。环保已成为世界各国发展的一个主题，节能也越来越受到重视。在竞争激烈的家电冰箱行业，绝热保温材料——聚氨酯（PU）泡沫塑料CFCs类发泡剂替代物的选择，正是环保节能理念的突出体现。

迄今，在世界家用冰箱发泡剂领域，替代技术的发展可分为三个阶段：以CFC-11为代表的第一代；以C-pentane和HCFC-141b为代表的第二代；以HFC-245 fa为代表的第三代。

  C-pentane和HFC-245fa将成替代主力

    1． 第一代发泡剂（CFC-11）

    CFCs类物质是《蒙特利尔议定书》所要淘汰的首要目标之一，发达国家在上个世纪90年代初（1996年前）就完成了在冰箱行业的替代工作，主要替代物是C-pentane和HCFC-141b；而按规定，发展中国家可以一直使用CFC-11到2010年1月1日。在中国，主要冰箱厂家，如科龙、海尔、新飞、美菱等，通过联合国多边基金赠款和自筹资金等方式，在上世纪90年代中后期也已经完成了CFC-11的替代工作，基本上与当时的发达国家同步。至今，国内除个别小厂外，整个家电冰箱行业基本完成了CFC-11的替代。所以，可以说中国冰箱行业走在了世界ODS类物质替代的前列。

    2．第二代发泡剂（C-pentane和HCFC-141b）

    如上文所言，C-pentane和HCFC-141b是CFC-11的主要替代物。其中，C-pentane路线被认为是一步到位，最初在以德国为首的欧盟国家广泛应用，目前已在亚洲以及澳大利亚、新西兰等国家和地区大量采用，是当今国际国内用量最大的一种冰箱发泡剂。

    而同属第二代发泡剂的HCFC-141b，也曾在欧洲以及日本、美国等国家和地区得到过广泛的应用，目前国内仍有一些厂家使用。HCFC-141b的ODP≠0，属于过渡性的替代产品，按《蒙特利尔议定书》的规定，发达国家全面禁用时间为2020年，发展中国家的最终淘汰时间为2040年。但在近年来的国内臭氧层保护大会上，加速推动淘汰HCFC类物质的呼声越来越高，家电行业HCFC-141b的禁用时间则是被大大提前了。2003年底至2004年初，美国、日本、澳大利亚、新西兰等国家和地区已经在冰箱制造业禁止使用HCFC-141b。

    与日本和欧盟不同的是，美国安全和环保机构限制可燃性物质，因此决定采用安全、不易燃烧且有节能优势的HFC-245fa作为HCFC-141b的主要替代物，而不是采用C-pentane。

    3．第三代发泡剂（HFC-245fa）

    ODP值为0、高效节能、使用安全、不易燃的第三代发泡剂HFC-245fa在2003年实现了商品化品质。由于美国到2004年禁止在冰箱制造业使用HCFC-141b发泡剂，所以美国国内的主要冰箱厂家，如美泰克、惠而浦等已完成了用HFC-245fa替代HCFC-141b的工作；而GE公司则在多年前就使用HFC-134a作冰箱发泡剂。据HFC-245fa发泡剂的制造商Honeywell公司透露，GE公司目前也正在考虑采用节能效果更佳的HFC-245fa。因此可以说，HFC-245fa冰箱发泡技术是美国普通采用的技术路线。

    谈到HFC-245fa，不能不提到同被称为第三代发泡剂的HFC-365 mfc。HFC-365 mfc的商业化产品首先是由德国苏威公司生产的，因此有人称之为欧洲路线。由于欧洲已经普遍采用C-pentane作冰箱发泡剂，而且与更加重视安全、节能和ODP=0的美国不同，欧洲不仅重视ODP=0、也重视GWP值，GWP≠0且可燃的HFC-365mfc作为冰箱发泡剂并不被看好，所以在家电行业难成气候，但HFC-365mfc在夹心板材、喷涂泡沫等领域的市场地位值得肯定。

    美国和欧洲是我国家电产品出口的最大市场，因此为了满足这两大市场的环保、节能需求，目前国内冰箱业以C-pentane为主要发泡剂的局面会逐步得到改变，HFC-245fa发泡技术也会逐步得到应用与推广。国内主要的冰箱厂家也都先后开展了HFC-245fa的应用研究，其中科龙公司已有冰箱产品面市。可以断定，C-pentane和HFC-245fa是目前和今后一段时期内冰箱发泡剂的主要选择。

    据《聚氨酯信息》（2004年11期）报道，美国密苏里州的St Louis泡沫材料公司开发出来一种新的硬泡聚氨酯发泡技术，使用一种新的替代发泡剂名为EcomateTM，据称其ODP值和GWP值皆为0，也被认为是HCFC-141b的一种理想的替代品。但具体的情况不明。

    据笔者了解，有些冰箱公司还曾尝试使用过全水发泡（CO2作发泡剂）技术，结果表明，这种技术具有优良的环保性能，但用CO2发泡冰箱的收缩性大、尺寸稳定性不好、能耗偏高。所以，该技术目前仅在一些半导体冰箱、汽车冰箱等能耗要求不高的小容积冰箱上得到了应用。

    C-pentane和HFC-245fa

    发泡技术的现状

    作为CFCs或HCFCs类的替代物，C-pentane和HFC-245fa两类发泡剂具有优良的环保性，但在能耗及工艺操作等方面，则较CFCs类仍有不足，所以替代技术也在不断地完善。

    1．C-pentane发泡技术

    由于C-pentane本身固有的特性所决定，在推出伊始，其PU泡沫层密度就高达38kg/m3左右，远远高于CFC-11系统的30kg/m3左右，因此降低发泡成本、减少注入量就成为发泡技术的科研人员不可回避的课题。经过大量尝试，在C/i-pentane、n/ipentane、环戊烷-异丁烷等多个体系中，最终以C/i-pentane发泡技术脱颖而出（相比C-pentane的发泡层密度可以降低5%左右，可降低发泡成本），作为C-pentane的改进型技术被不少的冰箱厂家采用。目前，国内的科龙、新飞等公司已经大量应用该技术。

    虽然C/i-pentane系统可以降低发泡成本，但增加了产品的能耗。一般来说，C/i-pentane较C-pentane系统提高了3%～5%的能耗。所以C-pentane低密低导系统的研究与开发也正在进行，如科龙、海尔等公司都在开展这项工作。科龙公司的低密低导系统已经取得了初步的进展，其PU泡沫层密度可以降至33kg/m3，导热率K值已经可以降到0.0195W/m·K以下。该系统的目标值是将K值降至0.0180～0.0190W/m·K范围，还需要对配方继续进行优化、改进，现有发泡工艺参数及发泡设备也要作适当改变。

    2．HFC-245fa发泡技术

    该技术在冰箱行业中正式应用的时间还不长，但HFC-245fa目前价格昂贵，所以需要在不影响产品能耗的前提下，改进配方、减少用量。由于HFC-245fa沸点低和易挥发，所以现场操作需要有针对性的改进。有研究表明，将HFC-245fa和HFC-365mfc混合，可形成近共沸物，达到改善HFC-245fa的工艺操作性的目的。

    C-pentane、HCFC-141b和HFC-245fa发泡技术的对比分析见表2、表3、表4。

    C-pentane和HFC-245fa的选择

    正是由于C-pentane和HFC-245fa两类物质具有不同的特点，导致了欧洲和美国的不同选择，也因此造成了在发泡剂替代路线的选择方面两种观点的对立和并存。

    实际上，两派争论的焦点在于GWP值（温室效应的一个衡量参数）。《京都议定书》可以说是碳氢化合物（含C-pentane）一派的杰作，它要求控制温室气体的排放，这一派认为碳、氢化合物是CFCs最好的替代物。但与《蒙特利尔议定书》不同的是，前者是非强制性的，后者则是强制实施的。

    而主张走HFC类路线（包括HFC-245fa）的一派，则认为单纯考虑GWP值是片面的，准确而全面的衡量方法应该是TEWI（温室效应总当量）值，它考虑了发泡剂（制冷剂）排放的直接效应和能源利用引起的间接效应。按照这一派的观点，对冰箱来说，间接效应对TWEI值的影响要比直接效应大得多，因此，为防止气候变暖，冰箱行业需要做的工作是：研究开发高效节能且ODP=0的冰箱、减少CO2的排放量，在使用和销毁冰箱时，采取有效的回收再生措施，做好发泡剂、制冷剂的回收利用工作。同时，这一派还认为，碳氢化合物的光雾效应VOC值较HFC类物质要高得多，有可能引发新的环境问题。

总之，两派的争执至今没有定论。但可以预见，C-pentane和HFC-245fa两种发泡剂在冰箱行业将出现相容、并存、齐头共进的局面。

    人们希望，下一代的发泡剂应综合C-pentane和HFC-245fa两者之长、摒弃两者之不足，即：具有安全性（不燃、无毒或低毒）、优良的环保特性（ODP=0、GWP=0、光雾效应VOC值亦接近零）、良好的绝热性、好的加工性能且成本低。

    资料显示，目前已有氢氟醚（HFE）类化合物，如HFE-245、HFE-365等物质推出，让我们拭目以待。(电器 胡锋)