應(yīng)用指南 | 聚氨酯大廠都用FOX導(dǎo)熱儀測(cè)什么？美的研究院無氟低導(dǎo)熱聚氨酯硬泡開發(fā)

突破冰箱能效極限！美的研發(fā)出17.7mW超低導(dǎo)熱硬泡，無氟配方直擊歐盟新規(guī)。

導(dǎo)語

歐盟一聲禁令，含氟發(fā)泡劑即將退出冰箱保溫材料舞臺(tái)——2026年起，所有在歐盟銷售的產(chǎn)品必須“換芯"。面對(duì)這一技術(shù)真空，美的集團(tuán)中央研究院推出了一份解決方案：導(dǎo)熱系數(shù)低至16mW/m·K的聚氨酯泡沫，更同步推出無氟的環(huán)保配方，性能直逼傳統(tǒng)含氟材料！

方基永，趙士虎，蔣永斌，劉維，彭文慶等，《低導(dǎo)熱系數(shù)聚氨酯硬質(zhì)泡沫設(shè)計(jì)與開發(fā)》，2024年中國(guó)家用電器技術(shù)大會(huì)論文集

為什么冰箱急需“超低導(dǎo)熱泡沫"？

1 能效升級(jí)迫在眉睫

n   現(xiàn)有冰箱保溫層導(dǎo)熱系數(shù)為18.8~20.0 mW/m·K，難以滿足新能效標(biāo)準(zhǔn)；

n   傳統(tǒng)方案依賴高價(jià)真空隔熱板(VIP)，成本激增且工藝復(fù)雜。

2 歐盟禁令倒逼技術(shù)革命

n   2024年2月歐盟新規(guī)：2026年起禁止在冰箱中使用含氟發(fā)泡劑(如LBA、HFC-152a)；

n   全球冰箱廠商面臨“保溫性能"與“環(huán)保合規(guī)"的雙重挑戰(zhàn)。

美的中央研究院的測(cè)試設(shè)備

                                                                                                                     圖1：Fox200儀器外觀圖

TA儀器FOX 200熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀(見圖1)。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 26689-2024冰箱、冰柜用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料》規(guī)

定，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10295，樣品尺寸：200mm x 200mm x 25mm，儀器上板溫度2℃，下板溫度18℃，溫差16℃，

平均溫度10℃。

如何突破技術(shù)天花板？

核心策略：雙管齊下降導(dǎo)熱

                                                                                                                         圖2：導(dǎo)熱系數(shù)貢獻(xiàn)與泡沫密度之間的關(guān)系

聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱由三部分構(gòu)成(圖2)：

n   氣相導(dǎo)熱(60%~70%)：發(fā)泡劑氣體主導(dǎo)

n   固相導(dǎo)熱(20%~30%)：泡孔骨傳導(dǎo)

n   輻射傳熱：泡孔間熱輻射

技術(shù)路徑1：創(chuàng)新氣相設(shè)計(jì)

            亮點(diǎn)：無氟配方在舍棄含氟發(fā)泡劑后，導(dǎo)熱系數(shù)仍比現(xiàn)有體系低6%，且符合歐盟法規(guī)規(guī)定！

技術(shù)路徑2：納米級(jí)泡孔調(diào)控

n   泡孔尺寸越小，克努森效應(yīng)導(dǎo)致氣相導(dǎo)熱越低；

n   開創(chuàng)“成核型"表面活性劑：提升氣泡核密度，抑制泡孔合并；

n   高活性催化體系：加速凝膠反應(yīng)，鎖定微小泡孔結(jié)構(gòu)。

成果：泡孔尺寸較傳統(tǒng)泡沫縮小40%，氣相導(dǎo)熱顯著降低。

實(shí)測(cè)性能：成本與能效雙贏

應(yīng)用價(jià)值

n   替代VIP板：超低導(dǎo)熱泡沫可減少50%以上VIP用量，單臺(tái)冰箱降本超百元；

n   能效提升：其整機(jī)能耗降低7%~8%，輕松跨越新能效門檻；

n   出海通行證：無氟方案ODP/GWP值為0，直通歐盟市場(chǎng)。

美的此次突破不僅解決了歐盟禁令的“卡脖子"難題，更帶來三重變革：

n   環(huán)保性：兼顧低導(dǎo)熱與無氟的工業(yè)化聚氨酯配方；

n   經(jīng)濟(jì)性：降低對(duì)高價(jià)VIP和含氟發(fā)泡劑的依賴，產(chǎn)業(yè)鏈成本下降；

n   標(biāo)準(zhǔn)化：180秒脫模時(shí)間兼容現(xiàn)有生產(chǎn)線，快速落地量產(chǎn)。

專家觀點(diǎn)

“17.7mW無氟泡沫的誕生，標(biāo)志著中國(guó)在環(huán)保保溫材料領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)從‘跟跑’到‘進(jìn)步’的跨越。"

——美的中央研究院先行研究主任工程師方基永

方基永，男，博士，畢業(yè)于吉林大學(xué)高分子化學(xué)與物理專業(yè)，現(xiàn)任美的集團(tuán)中央研究院先行研究主任工程師，主要從事高性能聚氨酯保溫材料開發(fā)與應(yīng)用研究。

結(jié)語

當(dāng)全球冰箱產(chǎn)業(yè)因環(huán)保法規(guī)陷入焦慮時(shí)，中國(guó)技術(shù)正悄然重塑游戲規(guī)則。美的集團(tuán)用三項(xiàng)硬核配方證明：綠色轉(zhuǎn)型絕非代價(jià)，而是能效躍遷的新引擎！

沃特世-TA儀器的LaserComp FOX系列熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀是可直接測(cè)量絕熱材料的優(yōu)良導(dǎo)熱儀產(chǎn)品線。

精確的厚度測(cè)量是導(dǎo)熱系數(shù)準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵。目前業(yè)內(nèi)只有FOX系列熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀采用四個(gè)光學(xué)編碼器，在每個(gè)角落都配備一個(gè)光學(xué)編碼器以保證最大的精確度。通過樣品的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱產(chǎn)生的熱流密度(Q/A)，是由兩個(gè)大面積覆蓋樣品上下表面的薄膜熱流傳感器測(cè)得。不同于其他品牌的設(shè)計(jì)，這種技術(shù)能夠確保高靈敏和精確的熱流密度測(cè)量。

ü  固態(tài)加熱/冷卻用于精確的溫度控制

ü  光學(xué)編碼器提供更精準(zhǔn)的數(shù)字化厚度測(cè)量

ü  薄膜熱流傳感器提供更具代表性熱流密度測(cè)量

ü  強(qiáng)大的WinTherm軟件提高測(cè)試能力

ü  自動(dòng)進(jìn)樣器提供大樣品量分析

ü  獨(dú)立或基于PC的操作

ü  符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法(導(dǎo)熱系數(shù)：GB/T 10295、ASTM C518、ISO 8301、DIN EN 12667；比熱：ASTM C1784)