聚氨酯的生產工藝及發(fā)展前景探討模板

年4月19日聚氨酯的生產工藝及發(fā)展前景探討模板資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。編號01010109山東化工職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文)系別:化學工程系專業(yè):有機化工生產技術班級:級3班姓名:柳東陽學號:01010109指導老師:李河清設計時間:—第一學期完成日期:12月20日山東化工職業(yè)學院畢業(yè)設計評定表專業(yè)有機化工生產技術姓名柳東陽周數

10班級級3班學號課題名稱

聚氨酯的生產工藝及發(fā)展前景探討指導教師評語簽名:年月日系意見蓋章年月日成績

備注

山東化工職業(yè)學院畢業(yè)設計任務書

專

業(yè):有機化工生產技術班

級:級3班設計者:柳東陽合作者:無指導教師:李河清課題名稱:聚氨酯的生產工藝及發(fā)展前景探討發(fā)題時間:完成時間:系主任簽字: 目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1.前言 22.物化性質 32.1物理性質 32.2理化性質 33.生產方法 53.1光氣法 53.2非光氣法 64.聚氨酯的應用 104.1聚氨酯的分類 104.2聚氨酯的應用 125.聚氨酯的發(fā)展 165.1全球聚氨酯發(fā)展現狀與趨勢 165.2中國聚氨酯的發(fā)展現狀與趨勢 205.3影響中國聚氨酯快速發(fā)展的因數 225.4中國聚氨酯的發(fā)展機遇 235.5面臨的挑戰(zhàn) 256.發(fā)展預測 257.結論 27參考文獻: 28致謝 29聚氨酯的生產工藝及發(fā)展前景探討摘要聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱,英文名稱是Polyurethane,是一種新興的有機高分子材料,被譽為”第五大塑料”,因其卓越的性能而被廣泛應用于國民經濟眾多領域。應用領域涉及建筑、汽車、輕工、紡織、石化、冶金、電子、國防、醫(yī)療、機械……。隨著國際化、全球化程度的加深和中國這一全球最大聚氨酯市場的進一步顯現,眾多的國際聚氨酯企業(yè)集團在中國實現本土化的進程加快,同時國內企業(yè)也開始邁出國門,未來五年中國聚氨酯工業(yè)仍處于快速增長期。關鍵詞:4,4-二苯甲烷二異氰酸酯,聚氨酯,性質,生產方法,應用,發(fā)展1.前言聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱,是一種產品形態(tài)多樣的多用途合成樹脂。聚氨酯材料是當前國際上性能最好的保溫材料。主鏈含—NHCOO—重復結構單元的一類聚合物。英文縮寫PU。20世紀70年代,德國OttoBayer首先合成了PU。在1950年前后,PU作為紡織整理劑在歐洲出現,但大多為溶劑型產品用于干式涂層整理。20世紀60年代,由于人們環(huán)保意識的增強和政府環(huán)保法規(guī)的出臺,水系PU涂層應運而生。70年代以后,水系PU涂層迅速發(fā)展,PU涂層織物已廣泛應用。80年代以來,PU的研究和應用技術出現了突破性進展。與國外相比,國內關于PU紡織品整理劑的研究較晚。當前,世界聚氨酯每年的總需求量為700多萬噸,其中美國約250萬噸,歐洲約220萬噸,亞太地區(qū)約200萬噸。據聚氨酯工業(yè)聯合會分析,北美(美國和加拿大)聚氨酯需求量比上年增長4.6％,美國為250萬噸,加拿大為24.8萬噸,墨西哥為126萬噸。其中,彈性聚氨酯泡沫占聚氨酯需求量40％,其余為:硬性聚氨酯泡沫占26.5％,涂料占9.6％,彈性體占4％。當前全球聚氨酯泡沫塑料的需求年均增長率一直保持在7％左右。其中南亞地區(qū)的增長速度還高于此數。美國和歐洲聚氨酯泡沫塑料均以軟泡為主,分別占60％和57％,硬泡則分別占40％和43％。,世界聚氨酯泡沫的總需求量將超過1000萬噸,亞太地區(qū)聚氨酯工業(yè)將與歐美成三足鼎立之勢,中國和日本在這一地區(qū)的產量和需求量最大。美國的軟泡聚氨酯應用以家具業(yè)為主,占40％;其次是運輸業(yè),占23％。美國硬泡聚氨酯在建筑業(yè)的的應用占55％,制冷設備占17.6％,工業(yè)絕熱設備占9.6％,包裝和運輸業(yè)分別占7.6％和5.2％。另外,聚異氰脲酸酯泡沫塑料具有較好的阻燃性能,在建筑業(yè)得到廣泛應用。

由于全球聚氨酯需求快速增長,二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)原料世界需求以6%/年增速增長,中國市場需求更是以兩位數增幅繼續(xù)增長,因此許多生產商紛紛在中國增加生產能力來擴大市場份額。多數分析師認同之前中國市場需求將繼續(xù)維持強勢,有人分析指出,將是MDI需求的分水嶺,由于北京奧運會的推動作用,中國建筑市場需求將成為MDI需求的主要動力,但過后需求可能出現減速。另外,隨著中國勞工成本不斷升高,汽車和制鞋業(yè)生產成本也會隨之升高,勢必影響聚氨酯需求增加。預計以后中國MDI需求可能仍會以8％增速繼續(xù)增長,也比大多數發(fā)達國家需求增幅更高。聚氨酯為世界六大具有發(fā)展前途的合成材料之一,當前,生產聚氨酯的異氰酸酯原料主要是MDI、甲苯二異氰酸酯(TDI),盡管MDI發(fā)展較晚,由于MDI體系熟化速度快,能夠幾乎不用或完全不用熟化,因此模塑周期短,而且一般來說泡沫性能更好;MDI蒸汽壓比TDI低得多,且模塑溫度也低(30～52℃),因此環(huán)境污染少,設備投資小;用MDI易于開發(fā)多樣化的泡沫制產品,MDI基泡沫密度較高,且可經過改變組分比例制得硬度范圍很廣的產品;另外隨著MDI生產工藝的改進,將導致生產成本不斷降低,加之環(huán)保方面因素的影響,會導致MDI的需求不斷增長……[1]2.物化性質2.1物理性質主鏈含-NHCOO-重復結構單元的一類聚合物。英文縮寫PU。由異氰酸酯(單體)與羥基化合物聚合而成。由于含強極性的氨基甲酸酯基,不溶于非極性溶劑,具有良好的耐油性、韌性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得適應較寬溫度范圍(-50～150℃)的材料,包括彈性體、熱塑性樹脂和熱固性樹脂。高溫下不耐水解,亦不耐堿性介質。常見的單體如甲苯二異氰酸酯、二異氰酸酯二苯甲烷等。多元醇分3類:簡單多元醇(乙二醇、丙三醇等);含末端羥基的聚酯低聚物,用來制備聚酯型聚氨酯;含末端羥基的聚醚低聚物,用來制備聚醚型聚氨酯。聚合方法隨材料性質而不同。合成彈性體時先制備低分子量二元醇,再與過量芳族異氰酸酯反應,生成異氰酸酯為端基的預聚物,再同丁二醇擴鏈,得到熱塑彈性體;若用芳族二胺擴鏈并進一步交聯,得到澆鑄型彈性體。預聚物用肼或二元胺擴鏈,得到彈性纖維;異氰酸酯過量較多的預聚體與催化劑、發(fā)泡劑混合,可直接得到硬質泡沫塑料。如將單體、聚醚、水、催化劑等混合,一步反應即可得到軟質泡沫塑料。單體與多元醇在溶液中反應,可得到涂料;膠粘劑則以多異氰酸酯單體和低分子量聚酯或聚醚在使用時混合并進行反應。聚氨酯彈性體用作滾筒、傳送帶、軟管、汽車零件、鞋底、合成皮革、電線電纜和醫(yī)用人工臟器等;軟質泡沫體用于車輛、居室、服裝的襯墊,硬質泡沫體用作隔熱、吸音、包裝、絕緣以及低發(fā)泡合成木材,涂料用于高級車輛、家具、木和金屬防護等。2.2理化性質在大分子主鏈上含有-NHCOO-基團的重復結構單元的聚合物統(tǒng)稱為聚氨基甲酸酯,簡稱聚氨酯(PU)。它是由有機多異氰酸酯與聚醚型或聚酯型多元醇反應制得。人們常見的聚氨酯塑料多以軟、硬泡沫體的形式出現。2.2.1硬質聚醚型聚氨酯泡沫塑料(RigidPolyeTherPolyureThaneFoams)理化性質:密度:0.04～0.06g/cm3,拉伸強度:0.147MPa,彎曲強度:0.196MPa,導熱系數:0.035W/(m·K)。該制品最大特點是:可根據具體使用要求,經過改變原料的規(guī)格、品種和配方,合成所需性能的產品。該產品質輕(密度可調),比強度大,絕緣和隔音性能優(yōu)越,電氣性能佳,加工工藝性好,耐化學藥品,吸水率低,亦可制得自熄性產品。用途:主要用于冷庫、冷罐、管道等部門作絕緣保溫保冷材料,高層建筑、航空、汽車等部門做結構材料起保溫隔音和輕量化的作用。超低密度的硬泡可做防震包裝材料及船體夾層的填充材料。2.2.2硬質聚酯型聚氨酯泡沫塑料(RigidPolyesTerPolyureThaneFoams)理化性質密度:0.03680.035W/(m·K)。該材料與聚醚型同一密度的硬泡相比,有較高的拉伸強度和較好的耐油、耐溶劑和耐氧化性能,但聚酯粘度大,操作較困難。用途:應用領域類似于硬質聚醚型聚氨酯泡沫塑料,當制品對強度、耐溫性要求較高時,用聚酯型硬泡較為合適。如雷達天線罩的夾層材料,飛機、船舶上的三層結構材料,電器、儀表、設備的隔熱材料和防震包裝材料。2.2.3軟質聚醚型聚氨酯泡沫塑料(FlexiblePolyeTherPolyureThaneFoams)理化性質:密度:0.03～0.07g/cm3,拉伸強度:8.83～117kPa,伸長率(%):150～300。彎曲強度:0.196MPa,導熱系數:0.034～0.041W/(m·K)。熔點(℃):170～190。不同密度的軟泡沫塑料,其主要用途有些差別。2.3.4軟質聚酯型聚氨酯泡沫塑料(FlexiblePolyesTerPolyureThaneFoams)用途:主要用作服裝、鞋帽襯里,墊肩和精密儀器的防震包裝等。3.生產方法MDI(4,4-二苯甲烷二異氰酸酯)是一種重要的異氰酸酯產品,是聚氨酯(PU)產品的主要原料。PU制品具有塑料和橡膠的雙重優(yōu)點,是當前世界上獲得迅速發(fā)展的高分子合成材料,廣泛用作建筑、汽車、船舶、制鞋、磁帶、航空、電子、玻璃纖維、金屬等的粘合劑,是當前世界上發(fā)展迅速的高分子合成材料之一,是當今世界的朝陽產業(yè)[2]。當前MDI生產方法有光氣法和非光氣法兩種。3.1光氣法用苯胺與甲醛在酸性情況下進行縮合反應是國外生產MDI完全成熟的技術路線,反應物用堿中和后進行蒸餾,得到二苯基甲烷二胺(MDA)。將MDA用溶劑溶解后,再進行光氣化反應制成多苯基多異氰酸酯4,4-MDI,2,2-MDI或混合PMDI,再進行蒸餾精制,得純MDI[3]。液相光氣法是當前國內外生產的主要方法。生產方法:將苯胺與甲醛在鹽酸(或其它催化劑)存在下加熱進行縮合反應,反應物用堿中和后進行蒸餾得到二苯基甲烷二胺(MDA);將MDA用溶劑溶解后,再進行光氣化反應制得多苯基多異氰酸酯或混合PMDI,再進行蒸餾精制得到MDI產品。光氣化反應的設備和條件與甲苯二異氰酸酯(TDI)的生產十分相似,所用溶劑也是鄰二氨苯或者氨苯,不同之處在于光氣化的第一步反應產物漿液在光氣中的溶解度較高,故漿液中結晶物含量較低,且反應生成物顆粒度也較細,第二步反應速率加快。光氣化產物回收溶劑后一般不經過蒸餾,故產品質量控制更為重要,若反應控制不當,副產物就構成產品的雜質。在工業(yè)上一般是將粗MDI蒸餾(如用高真空薄膜蒸發(fā)器)而得。蒸餾殘液則是多亞甲基多苯基多異氰酸酯含量高的粗MDI。反應式為:圖3.1圖3.2圖3.3液相光氣法雖然工藝成熟,但使用的光氣易揮發(fā),劇毒,存在巨大的潛在性事故隱患,而且存在技術要求復雜、環(huán)境污染大、反應過成中產生的氨化氫對設備腐蝕嚴重,而且純MDI的收率和質量也較低,產品中含氨化合物不易分離等缺點。當前,拜耳、亨斯曼、巴斯夫等少數幾個跨國化工巨頭以及中國擁有該產品生產的核心技術。3.2非光氣法當前MDI的生產采用光氣法,該方法使用劇毒的光氣作原料,且副產鹽酸,污染環(huán)境,因此終將被淘汰。非光氣法,污染較小,收率高,開發(fā)MDI的非光氣工藝具有很好的應用前景。3.2.1以苯胺、一氧化碳、乙醇和氧為原料日本旭化成公司開發(fā)了以苯胺、一氧化碳、乙醇和氧為原料制MDI的工藝,包括羰基化、縮合、熱分解三步工藝。苯胺、一氧化碳、乙醇和氧進行催化氧化羰基化,制得苯胺基甲酸乙酯(EPC);EPC與甲醛水溶液催化縮合制得二核的亞甲基二苯基二氨基甲酸乙酯(MDU);MDU熱分解得到MDI和乙醇,乙醇循環(huán)用于羰基化。主要反應:先以苯胺、乙醇、CO和02為原料合成苯胺基甲酸甲酯:圖3.4所使用的催化劑主要以貴金屬為主,如Au和Pd等或其配合物和鹽。這使得該工藝的成本較高,因此,必須開發(fā)非貴金屬催化劑,當前,開發(fā)的非貴金屬催化劑有CuC12-CuI(NaI)等。圖3.5圖3.6能夠看出,該工藝僅副產乙醇和水,其中乙醇循環(huán)用于羰基化,因此符合化工綠色化、清潔化的發(fā)展趨勢。該法反應條件溫和,是當前非光氣化法MDI研究的熱點,是很有工業(yè)應用前景的非光氣路線。3.2.2以胺和二氧化碳為原料美國孟山都公司于20世紀90年代初發(fā)表了專利,采用胺、二氧化碳和脫水劑等非光氣法生產TDI和MDI。反應在近乎常壓或較低的壓力下先生成氨基甲酸酯,再用五氧化二磷和三乙胺做脫水劑脫水生成異氰酸酯。從整個反應來看,今后的主導方向是催化羰基合成氨基甲酸酯后再熱解成MDI。據報道,德國BASF公司在比利時和美國建有氨基甲酸酯法的工業(yè)生產裝置,據朝日公司報導的數據顯示,非光氣法較光氣法生產成本低20％。氨基甲酸酯法是先將苯胺和氨基甲酸酯進行反應,然后與硝基苯在硫酸存在下制成MDI的混合物,再經蒸餾得成品。反應式為:圖3.7圖3.8圖3.93.2.3以硝基苯和一氧化碳為原料美國Arco公司開發(fā)成功以硝基苯和一氧化碳制MDI新工藝。此法是在醇和均相催化劑存在下,用一氧化碳和硝基苯等為原料,制得苯胺基甲酸甲酯。圖3.10然后再與甲醛縮合成4,4-二苯基甲烷二氨基甲酸烷基酯,最后熱分解而得MDI。圖3.11圖3.12用于該反應的催化劑主要為第8族過渡金屬的化合物,其中以貴金屬Pd、Ru的化合物催化效果較好。為降低成本,開發(fā)的非貴金屬催化劑產物收率較低,如楊瑛[4]等以硒粉為催化劑,在423～433K反應2h,CO壓力為3.0MPa,苯胺基甲酸甲酯的收率為72.0％。該方法使用的原料來源廣泛,而且副反應少(主要副產物為苯胺),可是該工藝過程的CO利用率只有1/3,且存在CO和CO2的分離問題,另外,由于氣相CO的存在,需在高壓下進行反應,加之使用貴金屬為催化劑,因此生產成本較高[5]。3.2.4以硝基苯和苯胺為原料20世紀80年代后期,由CaTalyTicAssociaTes/HalodorTopsoe公司與日本Kokan公司聯合開發(fā)了以硝基苯和苯胺混合物為原料制MDI的非光氣化新工藝,包括氧化羰基化、縮合和分解等反應過程。苯胺和硝基苯及甲醇混合物在羰基銠(或釕)絡合物催化劑存在下進行氧化羰基化反應,生成羰基化物N-苯胺基甲酸(MPC),MPC和甲醛在硫酸催化劑存在下,于常壓和75℃下反應1h,得到亞甲基－二苯基氨基甲酸酯(MDU)及其三聚體(PMDU),MDU和PMDU于250℃和2MPa壓力下進行分解(滯留時間1h)即得MDI和PAPI。上述3步反應總收率90.7％(以硝基苯計4.聚氨酯的應用4.1聚氨酯的分類聚氨酯(PU)樹脂是由異氰酸酯與多元醇反應制成的一種具有氨基甲酸酯鏈段重復結構單元的聚合物。聚氨酯制品可分為泡沫制品和非泡沫制品兩大類,而泡沫制品有軟質、硬質、半硬質之分,非泡沫制品則包括涂料、膠粘劑、彈性體和彈性纖維(氨綸)等。聚氨酯材料性能優(yōu)異,用途廣泛,其各種不同的制品能夠用于眾多領域。4.1.1聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫具有輕質、回彈性和耐久性優(yōu)良、密度和硬度可調節(jié)、耐沖擊、隔熱性能好等特性,同時具有易進行裁剪、穿孔、粘合加工等性能。軟質聚氨酯泡沫塑料,簡稱聚氨酯軟泡,是一種具有一定彈性的柔軟性聚氨酯泡沫塑料。聚氨酯軟泡是聚氨酯制品中用量最大的一種聚氨酯產品。聚氨酯軟泡多為開孔結構,具有密度低、彈性回復好、吸音、透氣、保溫等性能,主要用作家具墊材、床墊、交通工具座椅坐墊等墊材,工業(yè)和民用上也把軟泡用作過濾材料、隔音材料、防震材料、裝飾材料、包裝材料及隔熱材料等。按軟硬程度即耐負荷性能的不同,聚氨酯軟泡能夠分為普通軟泡、超柔軟泡、高承載軟泡、高回彈軟泡等,其中高回彈軟泡、高承載軟泡一般用于制造坐墊、床墊。按生產工藝的不同,聚氨酯軟泡又可分為塊狀軟泡和模塑軟泡,塊狀軟泡是經過連續(xù)法工藝生產出人體積泡沫再切割成所需形狀的泡沫制品,模塑軟泡是經過間隙法工藝直接將原料混合后注入模具發(fā)泡成所需形狀的泡沫制品。聚氨酯軟泡的主要用途包括:墊材,如座椅、沙發(fā)、床墊等,聚氨酯是一種非常理想的墊材材料,也是軟泡用量最大的應用領域。

硬質聚氨酯泡沫塑料,簡稱聚氨酯硬泡,在聚氨酯制品中的用量僅次于聚氨酯軟泡。聚氨酯硬泡多為閉孔結構,具有絕熱效果好、重量輕、比強度大、施工方便等優(yōu)良特性,同時還具有隔音、防震、電絕緣、耐熱、耐寒、耐溶劑等特點,廣泛用于冰箱、冰柜的箱體絕熱層、冷庫、冷藏車等絕熱材料,建筑物、儲罐及管道保溫材料,少量用于非絕熱場合,如仿木材、包裝材料等。一般而言,較低密度的聚氨酯硬泡主要用作隔熱(保溫)材料,較高密度的聚氨酯硬泡可用作結構材料(仿木材)。聚氨酯硬泡的主要用途有:食品等行業(yè)冷凍冷藏設備,如冰箱、冰柜、冷庫、冷藏車等各種冷藏設備;工業(yè)設備保溫,如儲罐、管道的保溫等;建筑材料;交通運輸業(yè);仿木材;灌封材料等等。4.1.2非泡沫聚氨酯制品非泡沫制品的應用范圍則按制品種類而異。聚氨酯涂料是以聚氨酯樹脂為基料,以顏料、填料等為輔助材料的涂料。在聚氨酯涂層中,除了含有大量的氨酯鍵外,還有脲鍵、酯鍵、醚鍵、酰胺鍵等,這些特殊的鍵結構賦予涂層優(yōu)異的粘接性、耐磨性、柔韌性、回彈性、耐化學腐蝕性、耐溶劑性、光澤性等,從而集裝飾性與保護性于一體。聚氨酯涂料的應用領域十分廣泛,主要包括以下幾個方面:飛機、船舶、車輛的表面涂裝;木材、塑料、橡膠、皮革的表面涂裝;建筑物涂裝;防腐涂裝,以及其它一些要求較高的表面涂裝。

聚氨酯彈性體又稱聚氨酯橡膠,是在分子鏈中含有較多異氰酸酯基團的彈性體聚合物材料,其結構特點使其具有優(yōu)異的耐磨性,以"耐磨橡膠"著稱。聚氨酯彈性體與金屬材料相比具有重量輕、噪音低、耐損耗、加工費用低及耐腐蝕等優(yōu)點;與塑料相比則具有不發(fā)脆、彈性記憶、耐磨等優(yōu)點;與橡膠相比具有耐磨、耐撕裂、高承載性、透明或半透明、耐臭氧,可灌封、可澆注、硬度范圍廣等優(yōu)點。由于聚氨酯彈性體具有非常良好的綜合性能,因此應用領域十分廣泛,幾乎遍及工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療、國防等各個方面:在礦山、冶金等行業(yè)的應用--篩板、搖床等;在機械工業(yè)方面的應用-膠輥、膠帶、密封件等;在汽車工業(yè)方面的應用-輪胎、密封圈等;在輕工業(yè)方面的應用-聚氨酯鞋底料、聚氨酯合成革、聚氨酯纖維等;在建筑工業(yè)方面的應用-防水材、鋪裝材以及罐封材等。

聚氨酯膠粘劑是分子鏈中含有氨酯基(-NHCOO-)或異氰酸酯基(-NCO-)的膠粘劑。與其它膠粘劑相比,聚氨酯膠粘劑具有以下特點:聚氨酯膠粘劑中含有很強極性和化學活潑性的-NCO-、-NHCOO-基團,與含有活潑氫的基材,如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料,以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優(yōu)良的化學粘接力;聚氨酯膠粘劑具備優(yōu)異的抗剪切強度和抗沖擊特性,適用于各種結構性粘合領域,并具備優(yōu)異的柔韌特性;聚氨酯膠粘劑具備優(yōu)異的橡膠特性,能適應不同熱膨脹系數基材的粘合,它在基材之間形成具有軟-硬過渡層,不但粘接力強,同時還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能;聚氨酯膠粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其它類型的膠粘劑;在高溫、高濕環(huán)境下,易水解而降低粘接強度。4.2聚氨酯的應用4.2.1日常生活中的應用(1)家具業(yè)應用1．沙發(fā)2．床墊3．粘合劑4．涂料5．油漆6．座椅扶手(2)家用電器應用1．冰箱、冷柜、消毒柜、熱水器等2．電線電纜護套3．電器絕緣漆4．洗衣機電子器件與防水灌封膠(3)建筑業(yè)應用1．建筑墻體保溫2．屋頂防水3．密封膠4．粘合劑5．內外墻涂料6．地板漆7．合成木材8．防水堵漏劑9．塑膠地板(4)交通行業(yè)應用1．汽車內飾件:座椅、扶手、頭枕、門內板、儀表盤、方向盤、減震墊;外飾件:保險杠、擋泥板2．地毯襯里,油漆3．保溫絕緣部件、管路4．密封墊圈5．防滑鏈(5)制鞋、制革業(yè)應用1．鞋底2．粘合劑3．皮革裝飾劑4．人造革、合成革涂層(6)體育行業(yè)的應用塑膠運動場地(籃球、排球、羽毛球、網球),運動服裝(舞蹈服、泳衣);運動鞋、滑板車4.2.2各種聚氨酯材料的具體應用1、PU軟泡墊材--如座椅、沙發(fā)、床墊、頭枕等,聚氨酯軟泡是一種非常理想的墊材材料,墊材也是軟泡用量最大的應用領域。吸音材料--開孔的聚氨酯軟泡具有良好的吸聲消震功能,可用作室內隔音材料?？椢飶秃喜牧?-墊肩、文胸海綿、化妝棉;玩具。2、PU硬泡冷凍冷藏設備--如冰箱、冰柜、冷庫、冷藏車等,聚氨酯硬泡是冷凍冷藏設備的最理想的絕熱材料。工業(yè)設備保溫--如儲罐、集裝箱、管道等。建筑材料--在歐美發(fā)達國家,建筑用聚氨酯硬泡占硬泡總消耗量的70％左右,是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上;在中國,硬泡在建筑業(yè)的應用還不像西方發(fā)達國家那樣普遍,因此發(fā)展的潛力非常大仿木材--高密度(密度300～700kg/m3)聚氨酯硬泡或玻璃纖維增強硬泡是一種結構型PU泡沫塑料,又稱仿木材,具有強度高、韌性好、結皮致密堅韌、成型工藝簡單、生產效率高等特點,強度可比天然木材高,密度可比天然木材低,可替代木材用作高檔制品。花卉行業(yè)--PU花盆、插花泥等。4.2.3PU半硬泡沫吸能性泡沫體--吸能性泡沫體具有優(yōu)異的減震、緩沖性能,良好的抗壓縮負荷性能及變形復原性能,其最典型的應用是用于制各汽車保險杠。自結皮泡沫體--用于制各汽車方向盤、扶手等功能件和內部飾件。白結皮泡沫制品一般采用反應注射模塑成型(簡稱RIM)加工技術。4.2.4聚氨酯彈性體聚氨酯彈性體具有高的彈性、拉伸強度、撕裂強度、耐磨耗性、耐沖擊吸收性、耐油及耐汽油性、耐臭氧性、耐熱性(-20℃～80(1)澆注型聚氨酯彈性體(簡稱CPU)--是聚氨酯彈性體中應用最廣、產量最大的一種。(2)熱塑型聚氨酯彈性體(簡稱TPU)--熱塑型聚氨酯彈性體約占聚氨酯彈性體總量的25％左右。(3)混煉型聚氨酯彈性體(簡稱MPU)--占聚氨酯彈性體總量的10％左右。(4)微孔彈性體--聚氨酯微孔彈性體最典型的應用是用于制鞋。(5)在礦山等行業(yè)的應用--篩板、搖床等。(6)在機械工業(yè)方面的應用--膠輥、膠帶、密封件等。(7)在汽車工業(yè)方面的應用--輪胎、密封圈、保險桿、減震墊、管道、傳動帶、減震彈簧等。(8)在輕工業(yè)方面的應用--聚氨酯鞋底料、聚氨酯合成革、聚氨酯纖維。(9)在建筑工業(yè)方面的應用--保溫材料、防水材料、鋪裝材料、罐封材料等。4.2.5聚氨酯鞋底料聚氨酯鞋底具有諸多優(yōu)點:密度低,質地柔軟,穿著舒適輕便;尺寸穩(wěn)定性好,儲存壽命長;優(yōu)異的耐磨性能、耐撓曲性能;優(yōu)異的減震、防滑性能;較好的耐溫性能;良好的耐化學品性能等等。聚氨酯多用于制造高檔皮鞋、運動鞋、旅游鞋等。4.2.6聚氨酯漿料分為濕法和干法兩大類,是一種高分子的溶液體系,外觀透明或微濁,固體分含量大約(30～35％,也就是說其中的(65～70)％是溶劑,簡單的說1T漿料中含有(650～700)公斤的溶劑,對于干法來說就是含有這么多的甲苯和丁酮,甲苯用量大些,因為甲苯的溶解性能較好,對于濕法來說就是含有650～700公斤的純DMF,因此對于漿料來講,像甲苯、D聚氨酯漿料用作涂層制備聚氨酯合成革、人造革。聚氨酯合成革具有光澤柔和、自然,手感柔軟,真皮感曲、抗老化、抗霉菌性好等優(yōu)異的機械性能,同時還具備耐寒性好、透氣、可洗滌、加工方便、價格優(yōu)廉等優(yōu)點,是天然皮革的最為理想的替代品,廣泛應用于服裝、制鞋、箱包、家具、體育等行業(yè)。凡是真皮應用的領域,它都可替代,而且還可應用于真皮無法應用的領域,真皮的行情很容易受動物(牛、羊、豬等)行情和疾病(如瘋牛病)的影響。干法聚氨酯漿料--在應用的過程中,靠加熱蒸發(fā)將漿料中的溶劑蒸發(fā)掉,溶劑大都是用甲苯、丁酮,蒸發(fā)掉的溶劑無法回收,不但污染環(huán)境,而且還造成了不必要的浪費。濕法聚氨酯漿料--由于加工過程采用的是將DMF用水抽提(原因是DMF與水有無限的溶解性),比較環(huán)保,而且生產出的合成革具有良好的透濕、透氣性能,手感柔軟、豐滿、輕盈,更富于天然皮革的風格和外觀,因此發(fā)展速度極為驚人。4.2.7聚氨酯纖維(簡稱氨綸)氨綸與天然橡膠相似,在比重、強度、耐磨耗性、耐水性、耐藥品性及染色性都性能非常優(yōu)良。氨綸的優(yōu)異性能:突出的高回彈性,氨綸的高回彈性是當前所有彈性纖維都無法比擬的,它的斷裂伸長率大于400％,最高可達800％,即使在300％拉伸形變時,回彈回復率仍在95％以上;優(yōu)異的抗張強度、抗撕裂強度;耐候、耐紫外線照射能力強;耐化學品、耐洗滌;與染料的親和性好。氨綸萊卡已被廣泛應用于紡織品中,是一種高附加值的新型紡織材料,其使用形式主要有四種:裸絲、包芯紗、包覆紗、合捻線。如絲襪、泳衣、舞蹈衣、純棉包覆絲、服裝等,在傳統(tǒng)紡織品中,只需加入不到5％數量的氨綸,就能夠使傳統(tǒng)織物的檔次大為提高,顯示出柔軟、舒適、美觀、高雅的風格。4.2.8聚氨酯涂料聚氨酯基材有極好的粘合性,涂膜具有良好的耐磨性、耐水性及耐藥品性。聚氨酯涂料的應用領域主要有:車輛涂裝、船舶、木材、建筑物涂裝、防腐涂裝、飛機、塑料、橡膠、皮革的表面涂裝等等。水性聚氨酯涂料--以水為主要介質,具有低VOC含量、低或無環(huán)境污染、施工方便等特點,是溶劑型涂料的主要替代品之一。已在許多領域得到廣泛的應用,如:(1)木器漆及木地板漆;(2)紙張涂層;(3)建筑涂料;(4)皮革涂層;(5)織物涂層,等等。4.2.9聚氨酯膠黏劑聚氨酯膠粘劑中含有很強極性和化學活潑性的-NCO-(異氰酸根)、-NHC00-(氨基甲酸酯基團),與含有活潑氫的基材,如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料,以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優(yōu)良的化學粘接力。聚氨酯膠黏劑具備優(yōu)異的抗剪切強度和抗沖擊特性,適用于各種結構性粘合領域,并具備優(yōu)異的柔韌特性。聚氨酯膠粘粘劑具備優(yōu)異的橡膠特性,能適應不同熱膨脹系數基材的粘合,它在基材之間形成具有軟一硬過渡層,不但粘接力強,同時還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能;聚氨酯膠粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其它類型的膠粘劑;水性聚氨酯膠粘劑--水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環(huán)境污染、不燃等特點,是聚氨酯膠粘劑的重點發(fā)展方向。4.2.10聚氨酯密封膠密封膠是用來填充空隙(孔洞、接頭、接縫等)的材料,兼?zhèn)湔辰雍兔芊鈨纱蠊δ?。聚氨酯密封膠與硅酮密封膠、聚硫密封膠構成了當前高檔密封膠的三大品種。聚氨酯密封膠廣泛用于土木建筑、交通運輸等行業(yè);在建筑方面的應用--門窗、玻璃等的填充密封;在土木方面的應用--高速公路、橋梁、飛機跑道等的嵌縫密封;在汽車方面的應用--車窗(主要是風擋玻璃)的裝配密封。聚氨酯密封膠具有諸多優(yōu)良特性,包括:(1)性能可調范圍寬、適應性強;(2)耐磨性能好;(3)機械強度大;(4)粘接性能好;(5)彈性好,具有優(yōu)良的復原性,可用于動態(tài)接縫(6)低溫柔性女子;(7)耐候性好,使用壽命長達15～20年;(8)耐油性好;(9)耐生物老化;(10)價格適中。5.聚氨酯的發(fā)展聚氨酯(PU)是由多元醇和多異氰酸酯反應制得的一類主鏈上帶有重復-NHCOO-集團的聚合物總稱。聚氨酯制品分為發(fā)泡制品和非發(fā)泡制品2大類。發(fā)泡制品有軟質、硬質、半硬質泡沫塑料,非發(fā)泡制品包括涂料、黏合劑、合成皮革、彈性體和彈性纖維等。聚氨酯材料性能優(yōu)異,用途廣泛,制品種類多,其中尤以泡沫塑料的用途最為廣泛[6]。近3O年來,世界聚氨酯工業(yè)發(fā)展非常迅速,已成為化學工業(yè)中增長最快的行業(yè),而中國將成為推進世界聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要力量。5.1全球聚氨酯發(fā)展現狀與趨勢聚氨酯是世界上大力發(fā)展的六大合成材料之,一其工業(yè)發(fā)展較快,過去5年,始終保持在6%的平均增長率,就其應用廣度而言,已躍居諸合成材料的首位[7]。當前世界聚氨酯的年產量在900萬噸左右,美國是世界上最大的聚氨酯生產國,其產量占世界的40%左右,也是最大的聚氨酯消費國[8]。能夠預料,隨著科技的進步及新應用領域的拓展,聚氨酯工業(yè)的發(fā)展將為人們帶來更為便利和舒適的生活。在過去的兩年中,中國經濟保持了持續(xù)的高增長率,聚氨酯產業(yè)的發(fā)展也持續(xù)走高。但同時也面臨著全球能源緊張的問題,石油價格飛漲;環(huán)保問題也日益受到民眾的密切關注;隨著國際化、全球化程度的加深和中國這一全球最大聚氨酯市場的進一步顯現,加快了眾多的國際聚氨酯企業(yè)集團在中國實現本土化的進程,同時國內企業(yè)也開始邁出國門,走向世界。5.1.1全球聚氨酯發(fā)展現狀在生產上,隨著聚氨酯生產技術越來越成熟,產品越來越大眾化及應用領域不斷擴大,許多生產商發(fā)現,為了贏得一定的利潤,必須要擁有一定的規(guī)模效益。例如:聚氨酯的主原料MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)和TDI(甲苯二異氰酸酯),近年來在世界各地新建或擬建項目的設計能力均在15萬噸/年以上,可是,聚氨酯工業(yè)的基本原料——異氰酸酯和多元醇與大多數其它化工產品的生產有一個較大的區(qū)別,那就是存在著技術保密,特別是異氰酸酯生產的關鍵技術壟斷在巴斯夫、亨斯邁、拜爾等少數幾家大型跨國公司手中,而這些公司又經過收購、兼并、控股等方式,建立起大型聚氨酯跨國壟斷公司,掌握著世界聚氨酯原料市場。據統(tǒng)計,全球聚氨酯產量為1375萬噸,-的年均增長率為6.7%,預計到全球聚氨酯年產量將達到1690萬噸,年均增長率為4.2%。表1列出了和全球聚氨酯的產量和全球PU產量預測。表2列出了—5年間聚氨酯的產能和需求預測。表5.1全球聚氨酯、產量和產量預測萬噸/年產品品種CASE348.5479.2587.7粘合劑47.659.267.0軟泡367.2494.5594.2硬泡229.0342.4441.9總計992.31375.31690.8表5.2-全球聚氨酯原料產能與需求萬噸/年年份MDI歐洲145.0171.5177.5181.0186.5200.0美洲121.0119.5122.5122.5124.5124.5亞洲73.596.5116.5130.5158.5163.5全球產能339.5387.5416.5434.0469.5448.0全球需求332.6418.8TDI歐洲60.963.963.963.963.963.9美洲64.550.550.552.052.052.0亞洲72.998.1113.5113.5114.0114.5全球產能198.3212.5227.9229.4229.9230.4全球需求155.6190.9環(huán)氧丙烷歐洲237.0237.0237.0262.0262.0262.0美洲229.0229.0229.0229.0229.0229.0亞洲130.0170.0190.0190.0200.0200.0全球產能596.0636.0656.0681.0691.0691.0全球需求525.4659.0其中,全球各地區(qū)聚氨酯產能所占的比例如表3所示。中國是主要的產能增長區(qū),產能所占份額將由的21%增長到26%,這和幾套世界級規(guī)模的聚氨酯原材料裝置在國內的建設密切相關。表5.3和全球各地區(qū)產能所占份額%地區(qū)亞太區(qū)1414東歐35西歐2421中國2126北美自由貿易區(qū)2824南美33中東和非洲67總計1375.3(104萬噸)1690.8(104萬噸)雖然MDI的產能在最近幾年增加,預計在未來五年中,MDI的供應仍將繼續(xù)緊張,這主要是由于建筑絕熱需求預計將會繼續(xù)增長;在汽車坐墊用聚氨酯泡沫、單組分涂料、高回彈泡沫和彈性體方面,MDI將取代TDI。從中國周邊地區(qū)來看,印度是當前聚氨酯消費量增長最快的國家,是第二大新興市場。人均聚氨酯占有量為0.1kg,消費量為13.7萬噸,預計將達到30萬噸,年均增長率為17％。其中聚氨酯泡沫占75%～80%,CASE產品所占的比例較低,是剛剛興起聚氨酯市場的市場特征。俄羅斯地處寒帶,聚氨酯保溫材料將在俄羅斯有巨大的市場潛力。俄羅斯當前的聚氨酯原材料規(guī)模很小,MDI的產能僅為1.5萬噸。東歐是一新興市場,但各個國家的發(fā)展很不平衡。預計到消費總量將達到56萬噸,占歐洲的12%～18%。日本TDI生產能力總計約為28.2萬噸,MDI的總產能為37.0萬噸,PPG的總產能為36.7萬噸[9]。日本聚氨酯的發(fā)展近年來發(fā)展較為緩慢,1998-日本需求量徘徊于60.5萬噸,比1998年增加了2%,達61.7萬噸。其中軟質泡沫材料15.0萬噸(占總量的24%),硬質泡沫材料10.1萬噸(占總量的16%)。因日本冰箱產業(yè)轉向海外,硬泡比1998年的12.1萬噸下降2.0萬噸。涂料則呈上升趨勢,需求量為20.8萬噸(占總量的34%),比1998年增長11%,其中耐燃、耐寒和耐水性涂料發(fā)展更快。膠粘劑與聚醋酸乙烯酯、尿醛等膠粘劑競爭激烈,但因成本不占優(yōu)勢,需用量保持在5.9萬T(占總量的10%)。密封劑則為3.2萬噸(5%),彈性體為2.0萬噸(3%),合成革為2.1萬噸(3%),纖維為2.6萬噸(4%)。從表4能夠看出,全球聚氨酯人均消費水平極不平衡,消費主要集中在經濟發(fā)達的地區(qū),中國當前人均消費量雖然不到全球的人均水平,但近年來增速較快。從全球聚氨酯現狀來看,今后五年聚氨酯依然保持較快的增速。由于原油上價格漲和產品向高端市場發(fā)展,增速有可能放緩。隨著中國聚氨酯產能的快速增加好玩中國聚氨酯技術的成熟,要密切注意聚氨酯技術欠發(fā)達地區(qū),如印度、俄羅斯、中東、南美及非洲。表5.4全球聚氨酯人均消費量kg/人國家或地區(qū)北美南美西歐東歐亞太中國中東,美洲平均1.760.191.520.190.160.120.080.372.370.222.070.260.250.350.120.51增長率/%7.723.738.028.1511.830.710.78.355.1.2全球聚氨酯發(fā)展趨勢作為一個年增長率長期高于全球經濟增長率的產業(yè),聚氨酯工業(yè)迅猛發(fā)展的勢頭有賴于其技術的快速發(fā)展及應用領域的不斷拓展。隨著聚氨酯產品大眾化趨勢的加劇,開發(fā)新產品、拓展新用途對聚氨酯工業(yè)能否繼續(xù)保持良好發(fā)展勢頭尤為關鍵。聚氨酯的主要原料異氰酸酯TDI,MDI和聚醚等各類聚氨酯材料廣泛用于生產汽車零部件、鞋底、人造革、涂料、膠粘劑、隔熱材料等。聚氨酯原料的生產正在向大規(guī)?；l(fā)展,新建的工廠規(guī)模多在(10萬～2O萬)噸/年。生產能力主要集中在幾家著名的大公司,它們是巴斯夫、拜爾、亨斯邁,其經營范圍是全球性的,具有壟斷性質。上述公司中大部分既有多元醇又有異氰酸酯業(yè)務,對整個行業(yè)的影響力比較大。隨著人類對環(huán)境保護意識的增強,聚氨酯用發(fā)泡劑的研究工作尤為引人關注。HFC-141,其分子中仍含有氨原子,臭氧損耗潛值(ODP)不為零,只是過渡性替代發(fā)泡劑,發(fā)達國家已于禁止其生產,中國也將在2030年前停止生產HCFC-141b。在過去幾年里,世界各國都在努力開發(fā)ODP為零、溫室效應潛值(GWP)較低、對環(huán)境影響較小的發(fā)泡劑,以利于改進泡沫的某些特性,特別是低溫下的性能,使得泡沫在一定溫度范圍內具有較大的機械性能和導熱性能。而HFC-245fa不損耗臭氧層,溫室效應較低,對環(huán)境破壞作用較小,在發(fā)達國家已被用作第3代發(fā)泡劑,是CFC-11,HCFC-141b的最終長期替代品[10]。5.2中國聚氨酯的發(fā)展現狀與趨勢5.2.1中國聚氨酯的發(fā)展現狀中國的聚氨酯工業(yè)起步于2O世紀5O年代末6O年代初,其后2O年發(fā)展緩慢。1978年,改革開放為中國聚氨酯工業(yè)帶來了活力,其發(fā)展速度大大加快,1989年,中國聚氨酯原料生產能力達4.6萬噸/年,產量達3.22萬噸/年,制品生產能力達15萬噸/年,產量達9.92萬噸/年。20世紀9O年代,隨著萬T級大型異氰酸酯和聚氨酯裝置的引進投產,中國聚氨酯工業(yè)步入了飛速發(fā)展的階段,至1997年聚氨酯原料產量已達14.12萬噸/年,制品總產量達到56萬噸/年,原料和制品品種分別增加到200多種[11]。在過去的幾年時間中,中國的聚氨酯市場增長幅度已經超過20%,中國將成為推動全球聚氨酯市場前進的主要動力[12]。當前,全球聚醚多元醇(PPG)產量以年均3%速度增長,其中亞太地區(qū)增長較快,為5％左右。表5列出了中國近幾年PPG產需及預測。表5.5中國近幾年PPG產需及預測年份產能/萬噸產量/萬噸需求率/萬噸自給率/噸74627088746693721049311084BASF(巴斯夫)公司還與Hunsman(亨斯邁)公司和上?；x等公司合資簽訂了在上海曹涇建立生產能力為24萬噸/年的MDI,16萬噸/年的TDI裝置,以于投產[13]。但據蒙特利爾國際會議禁用氟利昂發(fā)泡劑的決議(破壞臭氧層),中國必須加快尋找替代品的步伐,盡早實現全部替代,同時要開發(fā)高阻燃性、低煙霧聚氨酯泡沫塑料,加強結構發(fā)泡和高承載泡沫塑料的研制和推廣。5.2.2中國聚氨酯的發(fā)展方向中國聚氨酯工業(yè)已有相當基礎,但產品結構需要進一步調整,今后將是無氟聚氨酯發(fā)展的高峰期,產品滲透到人們衣食住行各個領域,對其阻燃性能要求越來越高,低成本高阻燃性能的聚氨酯有巨大潛在市場。根據蒙特利爾協議的要求及修訂后的”中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案”,泡沫塑料行業(yè)應在前完全停止使用氨氟烴類化合物作為發(fā)泡劑,前大型泡沫塑料企業(yè)完成CFC-11的替代工作,所采用的替代技術大致為:(1)連續(xù)塊狀軟質泡沫塑料用二氨甲烷作發(fā)泡劑,要結合快速熟化和液態(tài)二氧化碳發(fā)泡法;(2)箱式軟質泡沫塑料采用二氨甲烷和減壓發(fā)泡;(3)半硬質泡沫塑料用HFC-141、戊烷或二氧化碳發(fā)泡。所有加入WTO的國家不論發(fā)展中國家或是發(fā)達國家提前執(zhí)行蒙特利爾氟協議是大勢所趨。聚氨酯彈性體材料種類繁多,應用廣泛,近3O年來得到了很大發(fā)展。氨綸、鋪裝材料、防水涂料、密封膠及嵌縫材料等是近幾年發(fā)展速度較快的彈性體材料。耐熱、耐溶劑、阻燃、抗靜電、導電等功能型聚氨酯的開發(fā),聚氨酯-環(huán)氧樹脂、聚氨酯-丙烯酸酯互穿網絡技術(IPN)以及聚氨酯合金的研究,聚氨酯與其它材料的共混等仍是科研領域的重點。環(huán)保型聚氨酯如水系、生物降解等是聚氨酯的又一發(fā)展方向[14]。隨著人們對服飾及面料的要求越來越高,差別化氨綸已經成為一種高附加值的新興紡織材料,需求量不斷上升,產品檔次也不斷提高,今后幾年,中國的氨綸制造業(yè)將處于非常時期。一方面,當前高附加值差別化氨綸市場相對繁榮,依然為氨綸制造業(yè)提供了發(fā)展的良好契機;另一方面,常規(guī)品種的氨綸制造業(yè)將面臨嚴峻挑戰(zhàn),生存將成為企業(yè)的首要問題,技術投入及開發(fā)高端產品應是國內氨綸行業(yè)當務之急,如何保持氨綸制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,顯得至關重要[15]。中國聚氨酯泡沫塑料工業(yè)發(fā)展至今已有4O余年,當前的年產量已達4O萬噸,占聚氨酯總產量的6O%以上。其中軟質泡沫聚氨酯年產量為26萬噸,硬質泡沫聚氨酯為16萬噸,中國與發(fā)達國家相比的差距是:國外硬質泡沫主要消費于建筑業(yè),占硬質泡沫消費量的5O以上;中國大多用于冰箱、冷庫,用于建筑業(yè)保溫尚處于初始階段[16]。由于汽車和摩托車工業(yè)的飛速發(fā)展,為聚氨酯泡沫工業(yè)的發(fā)展提供了機遇[17],其潛在市場則非常廣闊。當前,中國應加快開發(fā)高阻燃性、低煙霧聚氨酯泡沫塑料,加強結構發(fā)泡和高承載泡沫塑料的研制和推廣應用。環(huán)保型輪胎是2l世紀輪胎研究開發(fā)的一大熱點,用聚氨酯輪胎代替橡膠輪胎是近幾年來世界輪胎業(yè)的發(fā)展方向,因為聚氨酯耐磨性好,能夠提高輪胎的使用壽命,減少廢舊輪胎的產生,同時,聚氨酯的強度高,不需要添加芳烴油,有利于環(huán)保[18]。艾美萊泰公司是一家成立于1995年的技術開發(fā)公司,該公司在研制聚氨酯輪胎方面作了不少努力,并取得了一定成績,但也承受了巨大的財務虧損,真正實現聚氨酯輪胎的商業(yè)化生產可能還需要幾年的努力,但前景是美好的。水性聚氨酯生產在起步階段遭遇了一些挫折,制品行業(yè)似乎對水性產品也還沒有引起足夠的重視。進入2O世紀9O年代以來,全世界涂料需求量以每年3%的速度遞增[19],水性聚氨酯涂料除具備溶劑型聚氨酯涂料的優(yōu)良性能外,還具備難燃、無毒、無污染、易儲存、使用方便等優(yōu)點[20]。隨著市場要求的增長和產品環(huán)保健康化、性能優(yōu)越化以及環(huán)境要求的日益提高,成熟的水性產品將普及推廣,最終取代溶劑型產品。醫(yī)用聚氨酯材料具有良好的生物相容性、抗凝血性和優(yōu)良的物理性能,但在醫(yī)學和生物學領域中用量很少,現在僅國外的廠家能生產醫(yī)用聚氨酯材料,而中國幾乎還是空白[21]。另外,隨著聚氨酯工業(yè)的迅速發(fā)展,大量的聚氨酯廢棄物需要回收利用,聚氨酯的回收利用是當前發(fā)展的另一熱點,回收對保護環(huán)境是有利的。當前,對聚氨酯的回收利用尚無簡單的解決辦法,其主要原因是聚氨酯原料的物理和化學性質多種多樣,致使聚氨酯產物具有專用性。聚氨酯的回收利用對環(huán)境保護和資源利用有利。聚氨酯用量較大,其廢棄物回收市場前景良好,開發(fā)一種經濟可行的回收方法已經成為業(yè)界研究的熱點[22]。中國聚氨酯行業(yè)的生產技術水平有了很大的提高,但作為聚氨酯工業(yè)的核心原料--異氰酸酯和聚醚多元醇產業(yè)還有待于進一步加快發(fā)展。在MDI生產中,中國只有煙臺”萬華”能夠與國外企業(yè)相抗衡,已進人世界六大制造商之列,但TDI企業(yè)普遍規(guī)模較小。隨著中國經濟的持續(xù)發(fā)展,中國聚氨酯工業(yè)將進入快速發(fā)展階段,形成一個原料、助劑、制品、加工機械配套完整,而且技術先進、生產結構合理的產業(yè),成為中國國民經濟中重要的新材料工業(yè)部門。5.3影響中國聚氨酯快速發(fā)展的因數中國聚氨酯的快速增長主要受到來自聚氨酯涂料、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、氨綸和合成革漿料大幅增長的拉動。(1)聚氨酯涂料發(fā)展迅速,環(huán)保壓力加大:中國的涂料工業(yè)市場在到得到飛速發(fā)展,聚氨酯涂料的產量為20萬噸,占涂料總量的20％,并形成了珠江三角洲和長江三角洲兩大涂料生產基地。僅聚氨酯木器涂料需求量就達30萬噸。但同時,中國的聚氨酯涂料90％以上為溶劑型產品。未來聚氨酯涂料的發(fā)展方向是低污染、低能耗、水性化、高固含量、粉末化。(2)合成革漿料、鞋底原料仍有巨大市場發(fā)展空間:近年來大陸對通用服裝革、鞋用革、箱包革及其它用革用量增加,包括對新品種、高性能、高檔次的產品,如超細纖維合成革、防水透氣革等用量的增大,拉動了消費量的增長,使合成革漿料市場需求和生產兩旺。僅聚氨酯超細纖維革,近兩年中國就新建了10多條萬噸/年以上的新裝置。合成革漿料的消費量為53萬噸,達到65萬噸,年增長率36％。中國有世界上最大的制鞋產業(yè),大陸共生產70億雙鞋,占全球的50％的產量,預計將生產90億雙鞋。另外,中國當前聚氨氨鞋底所占比例不到6％,與發(fā)達國家相比還很低,仍有巨大發(fā)展空間。但由于MDI的供應和價格問題,使制鞋行業(yè)尋求其它替代材料,以降低材料成本。加之制鞋業(yè)出口受阻,限制了鞋業(yè)的發(fā)展。鞋底原液消費量為20萬噸,到的年均增長率僅為11％隨著中國幾套異氰酸酯裝置的陸續(xù)投產和MDI價格的理性回歸,聚氨酯鞋底原料仍將會有較大的發(fā)展。但上半年,己二酸價格的飛漲,給以己二酸為原料的聚氨酯產品帶來的較大的影響,使原本不景氣的聚氨酯鞋底原液產業(yè)雪上加霜。(3)聚氨酯彈性纖維(氨綸)急速發(fā)展:中國有13億多人口,又是世界最大的紡織品出口國。隨著中國國民服裝水平的提升和出口紡織品的要求的提高,近年來氨綸這一高性能彈性纖維在中國獲得急速發(fā)展。-消費平均年增長率51%。的消費量達到16萬T,產能突破20萬噸/年,成為全球氨綸生產大國。中國氨綸產業(yè)的快速發(fā)展刺激了PTMEG和純MDI的發(fā)展。到底中國PTMEG產能已達13.8萬噸/年,成為世界最大PTMEG生產國。(4)熱塑性聚氨酯彈性體是行業(yè)中快速發(fā)展的亮點:受TPU在制鞋、軟管、膠粘劑、熔紡氨綸、線纜護套薄膜、滾輪、合成革、消防水的廣泛應用的帶動,促進了TPU快速發(fā)展。消費量從4萬噸,發(fā)展到12萬噸,平均年增長率約73%。TPU需求的旺盛,引發(fā)了在大陸的TPU投資熱潮。當前國內已形成了歐美(BASF、美國諾譽)、中國臺灣和中國大陸”三足鼎立”發(fā)展局面。5.4中國聚氨酯的發(fā)展機遇中國的聚氨酯工業(yè)在近十年的發(fā)展中保持了較高的增長,但也要看到,增速正在放緩。聚氨酯的工業(yè)發(fā)展和國家的經濟發(fā)達程度密切相關,特別與人均GDP密切相關,我過人均GDP與發(fā)達國家相比還很低,還有很大的發(fā)展空間。近十年來,中國聚氨酯的增長率為GDP的兩倍,但中國聚氨酯人均聚氨酯消費量還不到世界平均水平。,中國人均MDI消費量為0.35Kg,而世界平均水平為0.51Kg。根據世界銀行組織對全球五個經濟發(fā)達國家和中國香港地區(qū)人均GDP增長情況分析,在50年的發(fā)展過程中,人均GDP保持了平穩(wěn)增長,并趨于水平。中國經濟還將持續(xù)較快增長。到2050年,中國將成為全球最大的經濟區(qū)域。因此,根據人均GDP與聚氨酯增長率的關聯,推斷中國聚氨酯仍處于較快增長時期。未來,中國聚氨酯的發(fā)展將受到如下五個拉動因素的影響,即人口總量、汽車發(fā)展、建筑節(jié)能、環(huán)保、休閑娛樂。(1)人口總量:中國是一個有13億多人口的國家,人均消費量的增長將帶來較大的總量增加。(2)汽車發(fā)展:汽車工業(yè)的發(fā)展推動了聚氨酯的技術進步,聚氨酯又不斷為汽車工業(yè),提供新的、更好的材料,相互促進,共同發(fā)展。中國汽車產量為570.7萬輛,銷售汽車575.82萬,分別增長12.55%和13.54%。其中轎車比重已經達到48.49%。汽車行業(yè)今年將繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展,增速將在1O%～15%,產銷量將達到65O萬輛左右。到中國汽車產量將達到981萬輛,超過日本年產960萬輛的規(guī)模。屆時中國將成為僅次于美國的全球第二大汽車生產國。國家制定了汽車產業(yè)發(fā)展政策,要求以前中國乘用車新車平均耗油要在的水平上降低15%以上。汽車的自身質量每減少10%,燃油的消耗可降低6%～8%。汽車輕型節(jié)能的要求已寫入中國”十一五”發(fā)展規(guī)劃。因此,汽車輕化將是未來發(fā)展的必然趨勢。中國汽車產業(yè)對聚氨酯的需求量、質量和性能的要求將會持續(xù)提高。預計在未來的十年內,轎車自身質量還將繼續(xù)減輕20%,這必將給聚氨酯等工程塑料提供很大的發(fā)展空間。(3)建筑節(jié)能:據統(tǒng)計,美國MDI消費中的65％用于建筑保溫,而中國用于建筑保溫的MDI占聚合MDI的總消費量不到10%,遠低于全球和發(fā)達國家的平均水平。由于能源和環(huán)境保護的需要,中國政府強制實施建筑節(jié)能規(guī)范和標準,要求城市建筑總能耗要降低50%,2020年城市建筑總能耗要降低65％,這對聚氨酯硬質泡沫的擴大應用無疑是一大機遇。要實現降低65%的節(jié)能目標,必須采用隔熱性能最好的聚氨酯材料。但同時也要認識到,聚氨酯泡沫由于價格等因素,其應用和對EPS板的替代過程可能會很長。聚氨酯泡沫的應用雖會有較大增幅,但EPS板還將占有較大的市場份兒。(4)環(huán)境保護:與世界工業(yè)總的發(fā)展趨勢一樣,中國聚氨酯工業(yè)的發(fā)展也特別強調環(huán)境保護,這要求減少或消除三廢污染,資源可再生利用。當前最重要的是較少或消除有機溶劑的使用。聚氨酯中使用有機溶劑的場合主要集中在涂料、膠黏劑、合成革漿料等領域。以水代替有機溶劑制成水可分散的涂料、膠黏劑和合成革漿料是當前研究開發(fā)的熱點。隨著國家環(huán)保法規(guī)、標準和監(jiān)督環(huán)節(jié)健全以及人們環(huán)保意識的提升,水可分散聚氨酯將在木材用生態(tài)粘合劑、皮革漿料、鞋用膠黏劑、紡織涂層及處理劑、涂料等領域得到廣泛的應用,從而拉動聚氨酯的發(fā)展。(5)休閑娛樂:有統(tǒng)計顯示,MDI用于休閑娛樂方面的消費,由1997年11.5萬噸增加到的24萬噸,年均增長率達到了9.6%。隨著社會和經濟的發(fā)展,預計休閑將帶動聚氨酯的發(fā)展。包括日常生活中,人們對名牌鞋、流行配飾、服裝、高檔家具、家庭及辦公裝修、休閑器材等的需求會持續(xù)升溫。當前辦公家具業(yè)占到家具總量的25%。分析顯示,旅游市場的升溫,帶動與旅游相關市場的發(fā)展,特別是旅館新建和裝修,將帶動聚氨酯的需求。據資料統(tǒng)計,近幾年將有個旅館的20萬套房間要重新裝修。人們日常需求的不斷提高,將成為聚氨酯發(fā)展的最持久動力!綜上所述,中國聚氨酯工業(yè)協會預計中國聚氨酯產品的消費量在未來五年將保持15%左右的年均增長速度。5.5面臨的挑戰(zhàn)在樂觀的估計發(fā)展形勢的同時,聚氨酯的發(fā)展亦會受到不利因素影響。一是油價上漲帶來原材料價格提高,從而對下游用戶形成了打壓局面。二是由于國內經濟的過快增長,造成了對電力的需求過快增長,因此電力不足和價格的提高,也將成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的不利因素。三,隨著經濟的發(fā)展和發(fā)展中國家的市場啟動,中國原有的低廉勞動力價格受到挑戰(zhàn)和沖擊。四,中國的聚氨酯工業(yè)經過十多年的高速發(fā)展,工業(yè)規(guī)模已接近歐美,在今后幾年,將進入產業(yè)整合和提升階段。包括進一步提高工業(yè)技術水平、規(guī)模進一步擴大、行業(yè)集中度提高、產業(yè)結構調整,這一過程的進行將影響到增長速度。五,原料短缺問題,當前MDI的需求年新增24萬T,即增加一個世界級規(guī)模的裝置。同時對上游苯胺的需求也在提高。環(huán)氧丙烷的產能和環(huán)保問題,造成聚醚多元醇的開工率不足。六,出口市場受阻。由于貿易保護,反傾銷和綠色壁壘問題將變得突出,中國的聚氨酯產品,如鞋類、皮革制品、紡織品以及聚醚等產品的出口將受到困擾。另外,由于聚氨酯的價格,聚氨酯產品必將受到其它材料的競爭,如鞋材、建材等。這些因素必將會影響聚氨酯的發(fā)展,需要業(yè)內人士予以重視。6.發(fā)展預測異氰酸酯(MDI/TDI):由于中國異氰酸酯的巨大需求和供應的缺口,國際異氰酸酯大企業(yè)和中國企業(yè)都在新建和擴建異氰酸酯生產廠。根據各主要供應商對外發(fā)布的新建、擴建計劃,煙臺萬華在寧波新建的16萬噸MDI裝置于擴建成20萬T,在上海漕涇由BASF、Hunsman和上海華誼集團等合資的24萬TMDI。16萬噸TDI于下半年投產。Bayer公司宣布在上海漕涇獨資建35萬噸MDI和16萬噸TDI,預計后投產。BASF公司、Hunsman公司和中方公司還有一套40萬噸的MDI裝置在計劃之中,新裝置計劃于開始啟動。甘肅聚銀公司成功地開發(fā)了自有的TDI技術,TDI產能底增加到5萬T。國內MDI的下游行業(yè)大多是依賴出口的行業(yè),這些行業(yè)的發(fā)展與匯率、國家出口政策與國夕J、對中國商品的貿易壁壘設置、反傾銷等密切相關:國內的建筑節(jié)能市場存在很大的不確定性。隨著TPU國產化率提高,對純MDI的需求增加,但TPU的基數較小;當前氨綸行業(yè)階段性供需失衡,產能已成為全球最大的地區(qū),預計將平緩發(fā)展;聚氨酯革和聚氨酯鞋出口受到限制,增長放緩。聚氨酯硬泡在建筑節(jié)能保溫領域的應用,聚氨酯硬泡將會以25%以上的速度增長,將會帶動PMDI的消量增大。隨著中國汽車行業(yè)標準向歐