新开发的以HCFC-141b和HFC-245fa为发泡剂的环保型聚氨酯泡沫是我国第二代和第三代低温绝热用泡沫,低温热物性数据的缺乏极大地限制了其在低温绝热领域的应用。环保聚氨酯泡沫分为两类,一类是闭孔型,一类是开孔型,本文通过一系列的实验,研究了影响闭孔泡沫低温绝热性能的三大热物性和开孔泡沫的真空放气特性。从衡量绝热材料最重要的评价指标热导率出发,对闭孔聚氨酯泡沫的平均表观热导率进行了实验测试和深入的理论分析,为泡沫绝热结构的设计提供基础性数据,为直接改善其低温绝热性能做了基础性研究工作;而后分别对低温平均线性膨胀系数和比热容这两个间接影响绝热性能的因素进行实验研究,为保持泡沫正常的绝热性能提供基础热物性数据,从而保证了在使用环保聚氨酯泡沫进行绝热设计时绝热结构的安全可靠性和准确性。对于开孔泡沫,它唯一的绝热用途是用在真空绝热板(Vacuum Insulation Panel,简称VIP)这一新兴的绝热技术中,本文对开孔泡沫的真空放气特性这一影响VIP绝热性能的重要因素进行了实验研究和理论分析。本文首先模拟液氮储运中泡沫绝热的真实环境,采用蒸发量热法对环保型硬质闭孔聚氨酯泡沫的平均表观导热系数进行了测量,探讨了泡沫密度与平均表观导热系数之间的关系,研究了平均表观导热系数受主量热器中液氮充满率的影响。建立了分层绝热模型对低温下泡沫的平均表观热导率进行了理论计算,在气体有效扩散模型和泡沫层温场分布的基础上,考虑了发泡剂、二氧化碳和空气等混合气体的影响,成功地对平均表观热导率进行了预测。在理论计算的过程中,对泡沫平均表观导热系数的三大要素进行了深入的分析,即从固体树脂导热、泡孔气体导热和辐射当量导热三方面进行量化研究。重点对泡沫老化进行了理论上的研究,建立了有效扩散模型对空气向泡沫中的扩散以及HCFC-141b和HFC-245fa等发泡剂气体从泡沫向外部大气环境的扩散进行了分析。在辐射传热方面,考虑了泡沫骨架的影响,将此影响加入到Williams公式中,完善了泡沫材料罗斯兰平均消散系数的计算,对环保型泡沫的辐射当量导热系数进行了实验对比分析。另外,建立了两套试验装置,采用石英示差法和绝热量热法对环保型聚氨酯泡沫的低温平均线性膨胀系数和比热容等影响其低温绝热的热物理性质进行了实验研究。在低温膨胀率的实验研究中,对不同发泡方向和不同密度的泡沫进行了测试,探讨了泡沫各向异性和密度对热膨胀的影响。利用分子势能曲线结合聚氨酯泡沫的具体结构,对其膨胀机理进行了深入的分析。最后利用泡孔的十四面体结构建立了热弹性应变模型,从应力与应变的关系出发对聚氨酯泡沫的膨胀率进行了理论分析。在利用绝热量热器对泡沫低温比热容的研究中,采用两重辐射绝热屏,辅以两套加热装置和温度控制系统实现了最大限度的绝热测试环境。分析了密度和发泡剂对聚氨酯泡沫低温比热容的影响。在聚氨酯泡沫用作低温绝热层时,分析了泡孔内部气体的状态变化以及泡沫树脂两因素对比热的影响。利用材料热力学理论对泡沫的焓、熵和Gibbs自由能等热力学函数进行了分析。最后基于热力学,综合泡沫的膨胀率和比热容,分析了聚氨酯泡沫的Grueneisen系数。以气体流量法对开孔聚氨酯泡沫在真空环境中的放气性能进行了实验研究。探讨了开孔率对放气速率的影响,以95%和70%两种开孔率的泡沫为实验材料,分别测试了其在-25℃、5℃、45℃和70℃四种温度以及常温下的放气速率,分析了放气速率与温度和时间的关系,并得到了放气速率与时间的拟合关联式。在取得放气速率的基础上,分析了开孔泡沫的活化能,并对泡沫放气造成的VIP使用寿命的减少和绝热性能的降低进行了量化研究。