二氧化碳和氟利昂发泡的挤塑板有哪些区别？（一文讲透）-云南专业净水地暖污水水处

做家装咨询时，会碰到一些“研究型业主”，对装修各领域的材料研究极为细致。就有业主曾经问过我关于氟利昂发泡的挤塑板和二氧化碳发泡的挤塑板之间有何区别？两种保温板哪种更环保？保温效果差别大不大？为什么氟利昂发泡的挤塑板摸起来更硬？等等问题。

就以上问题，我专门对两种不同发泡剂生产的挤塑板进行了多个维度的对比，结论在文末。

氟利昂（HCFCs，常用的还包括HFCs，统称氟利昂）和二氧化碳（CO2）都可以作为挤塑板（XPS）生产过程中的发泡剂，对产品的综合性能、稳定性以及环保性都具有重要的影响。

01、实验材料

CO2发泡挤塑板：绿羽CO2发泡白晶板；氟利昂发泡挤塑板：市面常见白色保温板。

02、工艺

相较于氟利昂，由于CO2本身低分子量、低沸点高蒸汽压、与PS相容性差等特性，在使用CO2作为发泡剂时，对设备、原料的要求更加高。

尤其对于原料，目前国内XPS生产主要使用回收PS树脂作为原料，原因一是便宜，二是从客观角度说可以解决白色污染的问题。但是从工艺角度来看，这种回收PS原料更适合氟利昂发泡工艺，因为相比于CO2发泡剂，氟利昂发泡对于原料的要求要低很多。

市面上一些产品采用价格低廉的劣质回收料作为原料来生产XPS板材，性能方面会差很多，还会产生一定的有害物质。

03、表观

从产品表观角度出发，氟利昂发泡挤塑板表面触感较硬，CO2发泡挤塑板偏软，出现这种现象的原因有两个。

其一，根据上图可以看出，相对于CO2挤塑板，氟利昂挤塑板表面有明显较厚的结皮，因此相对硬度较大。而绿羽CO2挤塑板采用的全新料，表皮相较于氟利昂发泡挤塑板稍薄。

其二，相对于CO2发泡，氟利昂作为发泡剂，溶解度高，本身就会使表皮在一定程度上偏硬。

用邵氏硬度计对两块板材进行测试，得出结果，CO2发泡XPS硬度为72，氟利昂发泡XPS硬度为76，相对而言氟利昂发泡样品硬度要大于CO2。

断面部分氟利昂挤塑板较平整，有明显的晶亮光泽出现，呈密集状细小泡孔，闻起来有刺鼻气味；CO2挤塑板较密实，肉眼难以看到明显的泡孔。用显微镜观察XPS板截面泡孔结构，得到泡孔尺寸。

CO2发泡XPS泡孔       （50-150um）

氟利昂发泡XPS泡孔   （350-650um）

CO2发泡XPS泡孔孔径范围约为50-150um，氟利昂发泡XPS泡孔孔径范围约为350-650um。根据观察，CO2发泡挤塑板泡孔孔径小、细腻均匀，氟利昂发泡挤塑板泡孔孔径大、断面毛糙。

从泡孔角度看，泡孔越小，单位体积内数量越多，尺寸分布越均匀，宏观力学性能越好。因此，相比之下CO2发泡挤塑板抗压性能更加优越。

04、力学性能

XPS板材在生产后会经历一个陈化过程，随后产品的各项性能随时间缓慢发生变化，直至趋于稳定。

XPS压缩强度随时间变化趋势曲线

XPS压缩强度的变化过程可以划分为四个阶段：

（1）刚下线的板材因生产过程环境影响及泡孔内纯发泡剂的存在，压缩强度较小；

（2）随后，板材陈化定型，加上泡孔内发泡剂缓慢挥发与空气置换，孔内的总体压力上升，压缩强度随之升高；

（3）随着发泡剂的缓慢析出，压缩强度也会缓慢下降，这是一个漫长的过程；

（4）最终当发泡剂完全析出，泡孔内只剩下空气，压缩强度将达到最终的平衡状态。

XPS产品在（2）阶段力学性能较为稳定的状态下，用伺服拉力试验机测试其弯曲强度、压缩强度。

 CO2发泡XPS弯曲强度测试图9  氟利昂发泡XPS弯曲强度测试

弯曲强度测试图11  XPS压缩强度测试

结果显示，氟利昂发泡挤塑板弯曲强度大大低于CO2发泡挤塑板，在变形为4.96mm时氟利昂发泡挤塑板就已经断裂，而CO2挤塑板变形为19.61mm时达到弯曲最大力，且板材样品并未断裂。可见，相比于CO2挤塑板，氟利昂发泡挤塑板刚性大，韧性小，易折断。

同时，对两块样品的压缩强度进行测试，结果显示，CO2挤塑板压缩强度相比于氟利昂挤塑板要高出16.55%。

05、导热

同上所述力学性能一样，XPS板材在生产后会经历一个陈化过程，导热性能也会随着陈化时间发生一系列变化。

XPS板材的气孔中充满气体，其中‘气体=发泡剂+空气’，泡孔中气体变化大致可分三阶段。

XPS泡孔气体变化

XPS在刚生产下线时，泡孔内含有最大量的发泡剂和最小量的空气，随时间变化，气体浓度会发生变化，发泡剂气体会慢慢与外界空气发生置换，一般在下线30d内变化幅度较大，90d后慢慢趋向平稳，但仍在缓慢变化，直至泡孔内发泡剂气体全部挥发，气体全部置换成空气。

 发泡剂导热系数

氟利昂发泡剂与CO2及空气常温下的导热系数，相比于CO2，HCFCs作为发泡剂，导热系数较低，在相当长的一段时间内产品的整体导热系数也要低，但最终状态下，发泡剂终究会被空气置换，导热性能慢慢持平，如图12所示，为DOW化学实际实验中不同发泡剂挤塑板产品导热系数变化。

  DOW化学实际实验CO2发泡XPS导热系数变化

CO2发泡挤塑板导热系数相比于氟利昂挤塑板前期略高，但随着时间推移，二者差值会逐渐变小。

06、环保

根据《蒙特利尔议定书》及其各国的修正案，氢化氟氯烃(HCFC)类即氟利昂发泡剂，因含有氯和氟，长期和大量使用对臭氧层的危害较大，在21世纪，发泡剂的臭氧消耗将占到人为臭氧消耗的24%。发泡剂已经并仍将是导致臭氧消耗的主要因素之一，成为蒙特利尔协议的禁用物。同时，它也是主要的温室气体之一。

ODP（ozone depletion potential）臭氧消耗潜值(臭氧衰减指数)，用于考察物质的气体散逸到大气中对臭氧破坏的潜在影响程度。规定制冷剂R11的臭氧破坏影响作为基准，取R11的ODP值为1，其他物质的ODP是相对于R11的比较值。

GWP（Global Warming Potential）是一种物质产生温室效应的指数。GWP是在100年的时间框架内，各种温室气体的温室效应对应于相同效应的二氧化碳的质量，以二氧化碳为参照气体。

常用氟利昂发泡剂与CO2及空气的ODP、GWP值

可看出，相比于氟利昂，CO2发泡剂0ODP、1GWP，对地球环境的臭氧层破坏为零，温室效应影响上远小于氟利昂，为环境友好型发泡剂。

此外，如前文所述，市面上大多采用氟利昂发泡的XPS板材用的都是回收料，其产品中有害物质含量相对较高，而绿羽采用全新料CO2发泡，更加环保。

07、总结

（1）相比市面上普通氟利昂挤塑板，CO2挤塑板对生产设备要求更高，原料更好，更环保。

（2）氟利昂挤塑板表面触感偏硬，硬度较大，刚性大，易折断；CO2挤塑板表面触感稍软，硬度较小，弯曲强度值较大，不易折断。

（3）氟利昂挤塑板泡孔孔径较大肉眼可见、光线下有晶状光泽、断面粗糙、闻起来有刺鼻气味；CO2挤塑板泡孔小，细腻均匀。但影响泡孔大小的因素除了发泡剂之外，还有工艺、配方等。

（4）相较于氟利昂挤塑板，CO2挤塑板的压缩强度大，抗压性能好；但影响抗压强度的因素除了发泡剂之外，还有工艺、配方、设备等。

（5）氟利昂挤塑板在初期导热系数值略低于CO2挤塑板，但随时间推移，差值逐渐缩小。

（6）在挤塑板生产过程中，相较于氟利昂发泡剂，CO2发泡剂为环境友好型，不会对臭氧层产生破坏。

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