物流保温，冷库防火，泡沫冰火两重天，只为人类生活更美好

“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”，为吃到千里之外的新鲜荔枝，古代人设计了简易保温的可移动“保鲜箱”：先制作里外双层木箱，将棉花羊毛填充在两个木箱中间，将藏在地窖的寒冰垫在里箱内，再放入新鲜荔枝，辅以棉花保温。在一日千里的运输中需要不断更换寒冰以保持荔枝的新鲜度。荔枝保鲜箱可算是当时冷库的雏形，而快马加鞭加入全程“低温”的荔枝运输队伍，也算是较早的“冷链”系统。

在高度发达便利的现代社会，冷链物流运输越来越快捷高效，已与人们的日常生活息息相关。作为保温隔热缓冲功能的发泡材料非常完美地配合冷链物流，将新鲜食品安全快速送到人们家中。发泡材料应用场景非常丰富，适用于食品、饮料、海鲜、奶制品、黄油、 巧克力、生物制剂、疫苗、化工原料等一切需要低温冷藏运输的产品。发泡材料配合冰袋使用，可冷藏运输各种生物冷冻试剂，锡膏、禽药、药品、血浆、疫苗、水产、家禽、观赏鱼及外贸保鲜食品的长距离冷藏运输。发泡材料提高了冷链设备的隔热保温效果、进而有效降低运送环节中食品的损失率。

发泡材料在冷链运输中可谓是一种理想的包装材料，目前使用最广泛的是聚氨酯发泡材料、聚丙烯发泡材料和聚苯乙烯泡沫材料，在冰箱冷柜、冷藏展示柜、冷藏拖车、冷藏集装箱和冷藏库中随处可见。成型工艺，可根据需要加工成各种形状、不同厚度的包装产品。在负荷较高的情况下，这三种发泡材料通过变形、吸能、分解能量等达到缓冲、减震的作用，同时具有保温、隔热的功能。

聚氨酯硬质发泡材料，是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。兼具保温与防水功能，是目前所有保温材料中导热系数最低的。适合于制作厢体，目前被广泛应用于冷藏车及冷库隔热材等。全球约95%以上的冰箱或冷藏设备皆使用聚氨酯硬泡作为隔热材料。

聚丙烯发泡材料，是一种性能卓越的高结晶型聚合材料，也是目前增长最快的新型环保抗压缓冲隔热材料。以PP为主要原料，采用物理发泡技术制成发泡珠粒。主要用来进行模具烧结成型为各种各样的形状和尺寸，以供在不同场合使用。聚丙烯发泡制品具有十分优异的抗震吸能性能、形变后恢复率高、很好的耐热性、耐化学品、耐油性和隔热性，是冷链物流中的必选材质。另外，其质量轻，可大幅度减轻物品重量。具有韧性好，不易破裂，缓冲性能好。可回收再利用，不会造成白色污染。

聚苯乙烯发泡材料，经过预发、熟化、成型、烘干和切割等工艺制成。它既可制成不同密度、不同形状的发泡材料制品，在冷链物流中具有良好的保温、包装、冷冻效果，具有韧性不是很好，易破裂，缓冲性能一般。加工成泡沫包装后在0-70°范围的性质是稳定的，如果温度超高70°，聚苯乙烯就会产生有害物质。在低温条件下，聚苯乙烯发泡箱不会释放有毒物质。但如果是一次性快餐熟食盒，就要选用其他材质了。

在冷链运输中目前已投入使用的新型包装有复合保温纸箱、复合瓦楞纸箱、聚丙烯发泡材料保温箱等，无论从功能角度还是环境保护角度都能较好地满足未来冷链物流包装的需求。从环保角度，聚丙烯发泡材料箱有望取代聚氨酯和聚苯乙烯发泡材质的保温箱。

除了以上三种发泡材质的保温箱，还有三种材质的发泡保温纸箱，可以复合多种内外层材料，整合了包括传统纸箱、发泡保温箱、高密度发泡塑料保温箱各自的优势，且兼备高强度、保温防潮性能、保温时效能超过48小时，辅助冷剂、加厚材料，多层嵌套可以达到更加久的保温效果。

除了在高效快捷的冷链运输端，在贮藏体量大、时间久的冷库系统中，发泡材料肩负着巨大的保温使命。隔热设计是冷库的生命，冷库围护结构、保温层的传热量占冷库总热负荷的20％一35％ 。所以要减少围护结构的热负荷，来达到节能的目的。选择热导率小的保温材料，增加保温层的厚度，降低围护结构单位热流量。

聚氨酯发泡材料、聚苯乙烯发泡材料满足了冷库的设计硬标准，是冷库保温系统中用量最广的发泡材料产品。不仅可单独使用，也可根据具体情况组合使用。聚氨酯发泡材料保温性能及耐久性优于其他材料，更适于做冷库的墙、顶保温隔热材料；挤塑聚苯乙烯发泡板保温性能、抗压性能更优，做冷库地面保温较理想。

近年来冷库火灾时有发生，不仅会造成经济损失，也会造成安全问题。而聚氨酯发泡材料与聚苯乙烯发泡材料也是造成火灾的主因之一。从性能可靠性升级上比，第一代EPS保温板和第二代PU保温板难以胜任冷库的防火设计，除非进行阻燃性升级。第三代冷库PIR保温板正在兴起。PIR，是一种新型的保冷绝热的发泡材料，全称聚异氰脲酸酯发泡，由聚醚多元醇或聚酯多元醇与异氰酸酯反应而成。在三聚催化剂作用下，过量的异氰酸酯反应生成六元环，给发泡提供交联的同时还通过自身的六元环分子结构促使燃烧结焦成炭，阻止火焰的燃烧，耐火焰贯穿性好，燃烧时发烟量低，提高了发泡体系的防火性能。聚异氰脲酸酯发泡材料性能如下：

• 导热性能极优,为所有保冷材料之首；
• 防火性能符合GB8624，难燃B1级、美国ASTM E 84标准；
• 在超低温环境下使用具有抗压性强、导热系数低、尺寸稳定性极佳等优异性能；
• 裁切成型可满足各种厚度的复合式多层机构设计要求,确保施工质量；
• 使用温度范围可达；-196°C～+130°C

除了作为第三代冷库保温隔热材料的聚异氰脲酸酯发泡材料外，另外一种新型安全的保温防火节能材料——酚醛发泡（Phenolic Foam， 简称PF）也被重视。酚醛发泡材料最突出的特点是不燃、低烟、抗高温歧变，以酚醛树脂和阻燃剂、抑烟剂、固化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质，经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。它克服了聚氨酯发泡材料与聚苯乙烯发泡材料易燃、多烟、遇热变形的缺点，保留了质轻、施工方便等特点。酚醛发泡材料可作为冷库彩钢板保温芯材，较其他的保温材料具有以下多种优异的特性。

• 优异的防火性能：燃烧性能最高达A级，最高使用温度为180℃（允许瞬时250℃）
• 优良的绝热性能：导热系数低（＜0.025W/m×K，为聚苯的2倍多，与聚氨酯相近
• 抗腐蚀抗老化：几乎能够耐所有无机酸、有机酸、有机溶剂的侵蚀。
• 密度小、重量轻：密度为80㎏/m³以下，可达到50㎏/m³左右。
• 吸声性能：酚醛泡沫具有优良的吸声性能，开孔型的泡沫结构更有利于吸声；
• 环保：岩棉、玻璃棉对环境和人有伤害，聚氨酯、聚苯乙烯燃烧受热时会分解出氰化氢、一氧化碳等剧毒气体。而酚醛泡沫采用无氟发泡技术，无纤维，符合国家、国际的环保要求。
• 使用寿命：聚苯乙烯发泡板和聚氨酯发泡板材的使用寿命一般在10年左右，耐候性比较差，而酚醛泡沫不收缩不变形，使用寿命可高达30年。
• 价格低廉，易于施工。

针对一些条件苛刻的冷库，如在绝热、深冷、地下、露天、易燃、易潮以及有化学侵蚀等苛刻环境下可以考虑无机发泡材料构成的保温绝热产品，如发泡水泥板和发泡玻璃板。

发泡水泥板，又称发泡混凝土，是一种新型轻质、保温、隔热材料。用物理机械方法将发泡剂水溶液制备成发泡，再将发泡加入由水泥、水等制成的料浆中，经均匀混合，浇注成型养护而成。由于冷库地面隔热层在整个冷库隔热系统中起着极其重要的作用，发泡水泥板将地面向上传递的热量隔绝，使冷库内温度分布更趋合理，可减少能耗，达到更好的节能效果。同时发泡水泥板在隔热层可承载室内固定荷载与活动荷载，不易出现变形或塌落。因其具有热传导率低、防火不燃、绿色环保，在防火方面也是一流的，具体性能参数如下：

• 密度小：常用的发泡水泥密度等级为300～1200㎏/m3范围内，相当于普通混凝土的1/5～1/10；
• 耐火、环保、耐候性能强：发泡水泥是无机材料，不会燃烧，具有良好的耐火性；热传导性能低，热迁移慢，从而能保护其他构件不受火灾的影响。由于发泡水泥原材料为水泥和发泡剂，发泡剂大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，在高温下也不产生有害气体，因此是良好的环保材料；
• 隔热性能优良：由于发泡水泥中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。发泡水泥热导率较低，通常密度等级在300～1200㎏/m3之间的发泡水泥，导热系数常在0.08～0.3w/m.k之间，热阻约为普通混凝土的10-20倍；
• 隔音性能好：发泡水泥属多孔材料，其吸音性能比砖墙大约高5～10倍；
• 吸水率低：相对封闭的气泡及良好的整体性使其具有一定的防水性能；
• 使用寿命较长，基本与建筑物主体同寿命；
• 成本低廉、施工方便。

由于冷库围护结构热负荷与保温层厚度成反比，增加保温层厚度将减少冷库的运行费用，但会增加初投资成本，因此需在冷库建设时根据冷库使用年限确定最佳经济厚度 。

经济厚度是指为获得最佳经济效果，使隔热层的初投资、经营管理费月之和食品干耗损失费用之和为最小时的保温层厚度。发泡玻璃板作为一种高级的保温绝热产品，可以为高标准长年限的冷库获得最佳经济效果。

被称为节能工程的黑珍珠——发泡玻璃是一种具有隔热、防潮、防火、防腐的作用的新型材料，以磨细玻璃粉为主要原料，通过添加发泡剂，经烧熔发泡和退火冷却加工处理后，制得的具有均匀的独立闭孔气隙结构的新型无机材料。发泡玻璃板可作为冷库的土建主体结构+保温材料，使用温度在-200-500摄氏度之间，非常适用于超低温度领域，且具有长期使用性能不劣化的优点。参数如下：

• 容重轻,在150kg/m3左右;
• 导热系数小,在0.060 W/m.k(38℃)以下，导热性能稳定;
• 不透湿，吸水率小,0.2%左右;
• 不燃烧,A级防火；
• 不霉变、腐蚀、不受鼠咬;
• 强度高，抗压强度≥0.7MPa,抗折强度≥0.5Mpa;
• 能耐酸性腐蚀(氟化氢除外);
• 本身无毒,不含CFC(氟氯化炭)和HCFC(氢氟氯酸)
• 物理化学性能稳定,尺寸稳定。

对于有高性能指标要求的冷库设计，发泡玻璃板是不错的选择。廉价的保温隔热材料可以减少初期投资，但优质的保温隔热材料更能带来长期的运营效益。在倡导高质量发展的今天，高效节能已成为冷链物流行业发展的主题，使用高品质的发泡材料有助于推动建设环保节能型冷库、冷链物流系统，仍是今后行业大力发展的方向。