生活中經常可以看到各種各樣的塑料泡沫材料，比如瑜伽墊、海綿、汽車坐墊和管道的保溫材料耳等，形形色色的泡沫材料為人們的生活帶來了許多的便利，那這些泡沫材料都是如何制造的，這就要必須提到一個關鍵——發泡劑。

以聚氨酯泡沫塑料為例，其發泡工藝可以分為預聚體法、半預聚體法和一步發泡法三種。

預聚體法：首先将聚醚多元醇（白料）和二異氰酸酯（黑料）制備成預聚體，在上述混合物種繼續加入水、催化劑、活性劑，在劇烈攪拌條件下進行混合、發泡，待固化、熟化即可。

半預聚體法：将部分白料、黑料預先混合為預聚體，在混合物種繼續加入聚醚或聚醚多元醇，再将水、催化劑、活性劑加入，同樣在劇烈攪拌條件下進行發泡。

一步發泡法：将白料、黑料、水、催化劑、活性劑、發泡劑等同時加入反應體系，在劇烈攪拌條件下進行發泡。聚氨酯發泡可以采用一步發泡法，在常溫下進行。

圖1 聚氨酯泡沫材料（圖源自網絡）

聚氨酯泡沫材料的生産過程中會使用許多的氟氯烴類發泡劑。各國先後開發了四代聚氨酯發泡劑：第一代是氟利昂系列産品；第二代是141B産品（二氯一氟乙烷）；第三代是以HFC-245FA（五氟丙烷）和HFC-365MFC（五氟丁烷）為代表的發泡劑；第四代主要是LBA系列産品（1-氯-3,3,3-三氟丙烯）。

這些發泡劑中均含有氯氟等元素，其生産、應用過程會産生嚴重的空氣污染，可以說是氣候變化問題的重要推手。這些産品不僅破壞大氣臭氧層，還會産生大量的溫室氣體，給人類的生存環境帶來嚴重的破壞。

圖2 幾種不同品牌的發泡劑（圖源自網絡）

根據《蒙特利爾議定書》公約，世界各國已經禁止氟利昂的使用；第二代和第三代發泡劑也正在被逐漸禁止使用；作為發展中國家，中國承諾在2030年也完全禁止使用第三代發泡劑。因此，尋找新型替代産品迫在眉睫。就在世界各國聚氨酯産業陷入物理發泡劑“怪圈”無法自拔的時候，我國成功打破封鎖，開發了無氯氟化學發泡劑。其不含氯氟元素，可以完全替代現有含氯氟烴的物理發泡劑。

由山東理工大學畢玉遂教授發明的CFA8新型無氯氟聚氨酯化學發泡劑是目前世界上除水以外，唯一一種可與異氰酸酯反應放出二氧化碳氣體并用于聚氨酯發泡的一種新物質，該系列發泡劑包含上千種能夠用于聚氨酯化學發泡和其他重要用途的新物質，已有多個化合物獲得美國化學會頒發的新物質注冊号。

聚氨酯化學發泡劑的研發成功是巨大的理論創新和技術創新，被國家知識産權局定性為“革命性、颠覆性的技術發明”。其具有綠色環保、溫室氣體減排、深冷保溫、節能優越和科技領先的特點。

圖3 新型聚氨酯化學發泡劑牆體噴塗（圖源自網絡）

綠色環保

聚氨酯化學發泡劑ODP（臭氧消耗潛值）為0，GWP（全球變暖潛值）為0，産品本身和生産過程均不涉及鹵素等有害元素，有效保護地球臭氧層。産品綠色、清潔、環保，可替代所有含氯氟烴的物理發泡劑滿足使用要求，各項指标符合我國和歐美各國的相關标準要求。

溫室氣體減排

使用新型無氟氯發泡劑1噸，隻有不到1噸二氧化碳的排放。如果實現該發泡劑在全球的推廣應用，每年将淘汰大約50萬噸氯氟烴的生産和使用，可減少50萬噸VOC排放，減少幾十億噸當量二氧化碳排放，保護大氣臭氧層，減少溫室氣體排放。

深冷保溫

聚氨酯化學發泡劑制得的泡沫在低溫或在極寒條件下（零下160℃）測得的導熱系數為0.010 w/m·k，而目前最好的物理發泡劑的導熱系數為0.012 w/m·k，低近20%，用于液化天然氣和LNG運輸，可大大降低能源消耗。

節能優越

聚氨酯化學發泡劑的使用可以有效地降低泡沫的導熱系數，改善泡沫的導熱性能，生産出耗電最少的冰箱、熱水器等電氣設備，建造出節能最佳的建築物。與使用水 141b作為發泡劑相比，使用CFA8 141b後，材料的導熱系數由0.02567 W （m K）-1降低為0.02352 W （m K）-1[6]。

新型發泡劑性能及發泡展示

為了直觀展現新型發泡劑與之前物理發泡劑的性能參數，将各發泡劑的性能統計如下。

表1 現有發泡劑主要性能（來自網絡）

從上表可以看到，與其他發泡劑相比，CFA8的臭氧消耗潛值（ODP）為0；全球變暖潛值（GWP）為1，遠遠低于其他類型的發泡劑，對降低二氧化碳的排放有着明顯的優勢；同時，其導熱系數和其他發泡劑類似；更重要的是，新型發泡劑不會存在難以消除的問題，大大改善了空氣環境。

圖4 利用新型化學發泡劑進行發泡（圖源自網絡）

利用新型發泡劑進行發泡過程中，CFA8與異氰酸酯反應，産生大量的二氧化碳氣體，填充在預聚體（或半預聚體）中，形成大量的泡沫結構；與水參與的造泡反應相比，CFA8在和異氰酸酯放出CO2的同時，還會形成大量的交聯結構，形成許多的聚合物，可以增強泡沫結構的力學性能。圖4為利用CFA8進行發泡。

氣候問題已經引起廣泛的關注，CFA8新型發泡劑的研發，标志着我國在完成氣候約定承諾的路上向前推進了一大步。新型發泡劑改變了我國高端發泡劑需要進口的局面，極大的改善了我國發泡劑領域所面對的困境，提升了我國在發泡劑領域的話語權。同時，新型發泡劑對于環境的保護，遠遠超出前面提到的四類發泡劑，對于保護環境、減少溫室氣體排放有極為重要的意義。