中文名 | 聚氨酯 | 外文名 | polyurethane |
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簡????稱 | PU | 主要產(chǎn)品 | 聚氨酯泡沫、氨綸、聚氨酯涂料、膠黏劑等 |
特????性 | 耐油,耐磨,耐低溫,耐老化,硬度高,有彈性 | 應(yīng)????用 | 家居、建筑、日用品、交通域、家電領(lǐng)域等 |
我國自20世紀(jì)50年代開始展開對聚氨酯涂料的研發(fā)與應(yīng)用工作。隨著社會大眾物質(zhì)生活水平的不斷提升與改善,有關(guān)汽車加工、家具制造加工、石油化工、機(jī)械工業(yè)、橋梁船舶等一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度不斷提升,聚氨酯涂料憑借其突出的性能優(yōu)勢,開始進(jìn)入快速發(fā)展的全新階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,自1980-2004年期間,各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中有關(guān)聚氨酯涂料的使用量呈現(xiàn)出了非??焖俚陌l(fā)展趨勢,聚氨酯涂料總使用量實(shí)現(xiàn)了自0.17萬~20萬t的突破式發(fā)展,聚氨酯涂料產(chǎn)量僅次于醇酸樹脂漆涂料、丙烯酸樹脂漆涂料以及酚醛樹脂漆涂料,成為了涂料領(lǐng)域中的第四大品種,并且這一發(fā)展趨勢延續(xù)至今,其產(chǎn)量以及使用范圍仍然保持著非常快速的發(fā)展趨勢。
在有關(guān)聚氨酯涂料的生產(chǎn)加工企業(yè)中,負(fù)責(zé)聚氨酯涂料研發(fā)應(yīng)用的企業(yè)多集中分布于珠三角以及長三角地區(qū),截至目前所開發(fā)聚氨酯涂料品種達(dá)到60余種。需引起注意的是,受資金投入及技術(shù)開發(fā)力度等因素的影響,多數(shù)有關(guān)聚氨酯涂料的開發(fā)企業(yè)以合資企業(yè)、外商獨(dú)資企業(yè)以及國內(nèi)規(guī)模較大生產(chǎn)企業(yè)為主,市場定位以中高檔商品為主,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)則多以低檔產(chǎn)品為主要定位。
從聚氨酯涂料研發(fā)應(yīng)用的角度上來說,最為主流的仍然表現(xiàn)為雙組分聚氨酯涂料,它在木器家具涂裝等領(lǐng)域中應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大與提升。除此以外,單組分聚氨酯涂料仍然在汽車加工、地下室防水等領(lǐng)域中有著非常強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢,此類涂料以聚氨酯為主要材料,在各類色漆以及清漆生產(chǎn)中有著非常好的應(yīng)用價(jià)值。新研發(fā)丙烯酸聚氨酯漆選用縮二脲作為固化劑,在汽車修補(bǔ)用漆中的應(yīng)用價(jià)值相當(dāng)可靠。尤其對于輕型汽車、大型客車以及面包車而言,車輛加工中的涂裝功能非常值得肯定,市場前景相當(dāng)可觀。在丙烯酸聚氨酯涂料基礎(chǔ)之上研發(fā)的多類新型聚氨酯涂料還可以在其他制造加工領(lǐng)域中發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值,以滿足家電、火車等加工物對加工質(zhì)量所產(chǎn)生的要求。
除此以外,可適用于地板涂裝、機(jī)床涂裝、航空航天設(shè)備表面涂裝等領(lǐng)域的專用聚氨酯涂料正處于加速開發(fā)與研究階段當(dāng)中。有關(guān)報(bào)道中針對目前聚氨酯涂料的分類、特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了綜述與分析。
(1)水性聚氨酯涂料
1942年,Shlack首次成功地制備了陽離子型水性聚氨酯,20世紀(jì)70年代水性聚氨酯開始工業(yè)化生產(chǎn),發(fā)展到現(xiàn)在,全世界水性聚氨酯樹酯年產(chǎn)量約為5萬~6萬t。水性聚氨酯涂料選用水作為涂料分散介質(zhì),整個(gè)聚氨酯涂料結(jié)構(gòu)體系中有機(jī)溶劑較少存在,契合了當(dāng)前環(huán)境保護(hù)對涂料領(lǐng)域所提出的節(jié)能減排要求,因而有關(guān)水性聚氨酯涂料在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展問題日益受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。截至目前,雖然我國整個(gè)涂料領(lǐng)域中,有關(guān)聚氨酯涂料的應(yīng)用比例僅在4%左右,但水性聚氨酯涂料的工程應(yīng)用近年來正保持著近10%的增長速率。一般情況下,水性聚氨酯涂料無需額外添加分散劑或乳化劑,分子大小以及分子結(jié)構(gòu)可以視情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。鑒于這一特點(diǎn),相較于傳統(tǒng)意義上應(yīng)用比較廣泛的乳膠涂料而言,水性聚氨酯涂料能夠具備更好的低溫成膜特性,無需添加收益當(dāng)比例的可塑劑以及成膜助劑。水性聚氨酯涂料相較于其他涂料而言,不但具有良好的外觀,同時(shí)干燥時(shí)間短,在木器涂料領(lǐng)域中表現(xiàn)出了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。傳統(tǒng)意義上的溶劑型丙烯酸皮革涂料開始逐步被水性聚氨酯皮革涂料所取代,憑借在耐化學(xué)品以及耐低溫性方面的優(yōu)勢,備受皮革涂料領(lǐng)域人員的關(guān)注與重視。除此以外,該類材料還在塑料、車輛、工業(yè)以及防腐等相關(guān)領(lǐng)域中發(fā)揮著非常確切的應(yīng)用價(jià)值,具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展空間。
水性聚氨酯涂料性能仍然存在一定的局限性,耐水性不足是影響水性聚氨酯涂料在實(shí)踐中應(yīng)用的最主要因素之一。除此以外,在工程施工期間,有關(guān)水性聚氨酯涂料的應(yīng)用也存在一定的問題,如對于雙組分水性聚氨酯涂料而言,摻入施工原料中后干燥速度相對比較緩慢,需要較長時(shí)間進(jìn)行維護(hù)。在水性聚氨酯涂料與水反應(yīng)的過程當(dāng)中所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)馀菘赡艽罅繗埩粲谕磕?nèi),影響其性能。并且,高昂的成本也成為了影響水性聚氨酯涂料工業(yè)化應(yīng)用的主要因素之一。更為關(guān)鍵的是,在水性聚氨酯涂料中,所添加的大量水性涂料可能對工程建筑中的鐵質(zhì)基材產(chǎn)生影響,導(dǎo)致閃蝕問題的產(chǎn)生,甚至影響表面涂料的濕潤性與外觀性能。針對上述問題,為促進(jìn)水性聚氨酯涂料的進(jìn)一步發(fā)展,后續(xù)應(yīng)當(dāng)將復(fù)合型改性水分散聚氨酯涂料作為發(fā)展方向與研究重點(diǎn),嘗試將一些功能較為特殊的分子結(jié)構(gòu),如含硅聚合物鏈、含氟聚合物鏈條引入聚氨酯鏈中,以改善涂膜綜合性能,發(fā)揮其在耐高溫、耐水以及耐候性方面的優(yōu)勢。也可將低VOC以及高性能雙組分水性聚氨酯涂料作為研究開發(fā)的重點(diǎn),在降低聚氨酯涂料成本的同時(shí),提高使用效率。
(2)改性聚氨酯涂料
對于較為單一的聚氨酯涂料而言,在工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用過程當(dāng)中,其外形、光澤度、耐水性以及硬度還存在一定的局限性,因此可以嘗試通過研發(fā)改性聚氨酯涂料的方式,以提高其性能水平。當(dāng)前技術(shù)水平下,聚氨酯材料可以適用的改性方式包括兩種類型:第一種是通過化學(xué)方法干預(yù)的方式,使聚氨酯涂料能夠具備兩種或兩種以上的特性; 第二種則是通過物理方法干預(yù)的方式,將特性互補(bǔ)的兩種或兩種以上樹脂材料進(jìn)行混合,使聚氨酯涂料能夠具備多樣化的性能。其中,對于有機(jī)硅材料而言,該材料具有無腐蝕、無毒性、耐燃性、耐臭氧性、耐氣候老化性、電絕緣性等一系列特點(diǎn)與優(yōu)勢,在聚氨酯涂料改性加工中有著非常好的應(yīng)用價(jià)值。Bayer公司率先進(jìn)行了聚氨酯粉末涂料的基礎(chǔ)研究和開發(fā),成功研制了封閉的異氰酸酯交聯(lián)體系,常用的是己內(nèi)酰胺封閉的IPDI固化體系,其固化溫度在170 ℃以上,這種高溫固化有利于涂膜的高度流平,是無揮發(fā)性副產(chǎn)物放出的品種。既往報(bào)道中也指出,嘗試將有機(jī)硅材料與聚氨酯涂料相結(jié)合,應(yīng)用適當(dāng)方法進(jìn)行改性加工,能夠明顯克服聚氨酯材料存在的性能缺陷,對擴(kuò)大聚氨酯材料應(yīng)用領(lǐng)域而言有非常確切的價(jià)值。同時(shí),聚硅氧烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為特殊,表現(xiàn)出優(yōu)秀的穩(wěn)定性、生物相容性、電絕緣性以及耐高低溫性。自20世紀(jì)40年代開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐中,在改性聚氨酯材料研發(fā)過程當(dāng)中,可以嘗試以聚硅氧烷為軟段,合成聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物,以突出聚氨酯以及聚硅氧烷兩者的優(yōu)勢,彰顯該改性聚氨酯涂料在表面富集性、介電性以及生物相容性方面的突出優(yōu)勢,有非常大的應(yīng)用空間與發(fā)展?jié)摿Α?/p>
(3)環(huán)保型聚氨酯涂料
受到環(huán)境保護(hù)要求以及整個(gè)涂料行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展要求的影響,業(yè)內(nèi)有關(guān)人員必須積極探索并研發(fā)具有環(huán)保效益的聚氨酯涂料產(chǎn)品,如光固化聚氨酯涂料、高固含量低黏度聚氨酯材料、以及粉末聚氨酯材料等。以粉末劑方式所呈現(xiàn)的聚氨酯涂料能夠具備良好的物理機(jī)械性能以及耐化學(xué)品性能,同時(shí)還表現(xiàn)出了良好的外形美觀性。水性聚氨酯分散樹脂材料與其他結(jié)構(gòu)的聚合物材料相比存在大量優(yōu)勢,且與環(huán)保要求相契合,可在水中分散,無有利的異氰酸酯,無毒性,對底材的附著力良好。水性雙組分聚氨酯涂料是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多異氰酸酯固化劑組成,其涂膜性能主要由羥基樹脂的組成和結(jié)構(gòu)決定。
單組分水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹脂為基料,并以水為分散介質(zhì)的一類涂料。通過交聯(lián)改性的水性聚氨酯涂料具有良好的儲存穩(wěn)定性、涂膜力學(xué)性能、耐水性、耐溶劑性及耐老化性能,而且與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料的性能相近,應(yīng)當(dāng)作為環(huán)保型聚氨酯涂料非常重要的發(fā)展方向之一。而從未來發(fā)展趨勢上來看,聚氨酯粉末涂料已成為當(dāng)前整個(gè)涂料領(lǐng)域中最為主流的發(fā)展方向之一,在各類粉末涂料乃至聚氨酯涂料中所占據(jù)的比例不斷提高。如對于汽車涂料加工市場而言,在涂料產(chǎn)品開發(fā)過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)以聚氨酯粉末涂料為最佳選擇與發(fā)展方向,同時(shí)通過技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的方式,研發(fā)對低溫環(huán)境有良好適應(yīng)性,同時(shí)無揮發(fā)性副產(chǎn)物產(chǎn)生的新一代聚氨酯粉末涂料,該新型粉末涂料在性能上與雙組分溶劑型聚氨酯涂料有良好的相似性,可以適用于新一代汽車生產(chǎn)線涂料制造與加工領(lǐng)域,在保障涂料性能的同時(shí),體現(xiàn)出了良好的環(huán)保效益,具有非常可觀的綜合效益。
聚氨酯膠粘劑的合成是基于異氰酸酯獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。異氰酸酯是分子中含有異氰酸酯基團(tuán)(-NCO)的化合物,該基團(tuán)具有重疊雙鍵排列的高度不飽和鍵結(jié)構(gòu),能與各種含活潑氫的化合物進(jìn)行反應(yīng)。在聚氨酯膠粘劑領(lǐng)域,主要使用含有2個(gè)或多個(gè)-NCO特征基團(tuán)的異氰酸酯。根據(jù)產(chǎn)品在光照下是否發(fā)生黃變現(xiàn)象將聚氨酯膠粘劑分為通用型異氰酸酯聚氨酯膠粘劑和耐黃變型異氰酸酯聚氨酯膠粘劑。
通用型異氰酸酯,即芳香族異氰酸酯是目前聚氨酯工業(yè)使用最廣泛的異氰酸酯,由于結(jié)構(gòu)中與苯環(huán)相連的亞甲基易被氧化生成醌類發(fā)色基團(tuán)導(dǎo)致材料發(fā)生黃變。常用的通用型異氰酸酯有TDI、MDI和聚甲基聚苯異氰酸酯(PAPI)等。TDI常溫下為液態(tài),使用方便,是聚氨酯工業(yè)中最早使用的異氰酸酯。
為改善通用型異氰酸酯引起聚氨酯材料黃變的現(xiàn)象,除使用相關(guān)助劑外,應(yīng)該避免苯環(huán)共軛醌式結(jié)構(gòu)生色團(tuán)的產(chǎn)生。為此研究者們開發(fā)了許多耐黃變型異氰酸酯:如苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮異氰酸酯(IPDI)等。
盡管聚氨酯膠粘劑具有優(yōu)良的性能,但容易受到諸如光、熱、氧、水等外界環(huán)境的影響,降低其使用價(jià)值。隨著社會的發(fā)展,聚氨酯膠粘劑單一的性能已經(jīng)不能滿足應(yīng)用需求,對聚氨酯膠粘劑的改性研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)領(lǐng)域,其中物理改性和化學(xué)改性是主要的改性方法。
(1)物理改性
物理改性主要是在聚氨酯膠粘劑制備過程中,通過一定條件摻雜一些填料、添加劑來改善膠粘劑性能的一種方法。石英粉與聚氨酯膠粘劑體系具有良好的相容性,對聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度有明顯的提升作用。將納米氮化硼(BN)超聲分散于多元醇中,然后與MDI反應(yīng),制備用于食品包裝的聚氨酯膠粘劑薄膜。與未加納米BN的膠粘劑相比,薄膜的水蒸氣透過率降低了50%,粘接強(qiáng)度提高了37%,剝離強(qiáng)度提高7.14%。將SiO2納米纖維添加到聚氨酯基體中,發(fā)現(xiàn)SiO2納米纖維表面的羥基與聚氨酯形成緊密的交聯(lián)結(jié)構(gòu),提高了膠粘劑的粘接性、膠膜的硬度、拉伸強(qiáng)度,但也增加了膠體黏度。
(2)化學(xué)改性
化學(xué)改性是一種通過聚合物化學(xué)反應(yīng)改變分子鏈上原子或原子團(tuán)類型及其結(jié)合方式的改性方法,其中嵌段、接枝等是聚氨酯膠粘劑常用的幾種化學(xué)改性方法。其中高性能的環(huán)氧樹脂改性聚氨酯膠粘劑、丙烯酸酯改性聚氨酯膠粘劑、有機(jī)硅樹脂改性聚氨酯膠粘劑是行業(yè)內(nèi)競相開發(fā)的目標(biāo)。環(huán)氧樹脂具有良好的粘接性、耐腐蝕性、高強(qiáng)度等諸多優(yōu)點(diǎn),但是韌性較差,將環(huán)氧基引入聚氨酯體系中能夠獲得性能更好的產(chǎn)品。硅烷改性聚氨酯膠粘劑不但能夠提高柔韌性還能避免傳統(tǒng)聚氨酯膠粘劑固化易起泡、對光滑基材粘接性差的缺點(diǎn)。
聚氨酯(PU)最早是在20世紀(jì)30年代,由德國科學(xué)家研發(fā)而成,德國科學(xué)家將液態(tài)的異氰酸酯和液態(tài)聚醚或二醇聚酯縮聚生成一種新型材料,該材料的物理性能參數(shù)與當(dāng)時(shí)的聚烯烴材料并不相同,科學(xué)家將其命名為聚氨酯。隨著第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束,美國化工制造業(yè)蓬勃發(fā)展,并在20世紀(jì)50年代合成了聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料,這是當(dāng)時(shí)化工行業(yè)具有里程碑意義的重要研究,為日后聚氨酯行業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
全球聚氨酯市場主要遍布于歐美發(fā)達(dá)國家,亞太地區(qū)主要以中國、日本、韓國為代表,以上國家和地區(qū)占據(jù)了全球聚氨酯市場總量的90%,其中我國的聚氨酯消費(fèi)總量占據(jù)全球的半壁江山。全球聚氨酯制品種類繁多且應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,到2016年底全球的聚氨酯總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到2200萬t左右。
我國的聚氨酯產(chǎn)業(yè)主要集中在長三角地區(qū),近些年隨著工業(yè)制造技術(shù)不斷發(fā)展,以煙臺為中心的環(huán)渤海生產(chǎn)區(qū)、珠三角生產(chǎn)區(qū)以及西北制造產(chǎn)業(yè)基地都在蓬勃發(fā)展中。迫于國內(nèi)的環(huán)保壓力,各個(gè)企業(yè)開始尋求轉(zhuǎn)型,以打造綠色化、環(huán)保化的聚氨酯生產(chǎn)工藝為主要發(fā)展方向,逐漸淘汰落后產(chǎn)能。預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi),我國的聚氨酯制品將主要應(yīng)用在建筑領(lǐng)域、家具領(lǐng)域和體育領(lǐng)域,到2016年我國的聚氨酯消費(fèi)量已經(jīng)達(dá)到1100萬噸,為我國創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益約3500億元。
聚氨酯主要原料包括二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚丙二醇(PPG),目前都已成為國際化商品。這些原料的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備都很復(fù)雜,產(chǎn)品競爭相當(dāng)激烈,長期發(fā)展的結(jié)果使生產(chǎn)相對集中。
異氰酸酯是異氰酸的各種酯類總稱。若以-NCO基團(tuán)的數(shù)量分類,包括單異氰酸酯R-N=C=O和二異氰酸酯O=C=N-R-N=C=O及多異氰酸酯等;也可以分為脂肪族異氰酸酯和芳香族異氰酸酯,目前芳香族異氰酸酯的使用量最大,如MDI、TDI等。
(1)MDI
MDI的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備要求都比較復(fù)雜,生產(chǎn)技術(shù)被全球數(shù)個(gè)巨型企業(yè)控制。全球95%以上的MDI生產(chǎn)企業(yè)集中在亞洲和歐洲地區(qū)。2者相比,歐洲市場的增長速度不及亞洲,但是其MDI產(chǎn)業(yè)起步早,市場也較為成熟。
2015年6月1日中韓自由貿(mào)易協(xié)議正式簽訂,使聚氨酯原料的稅率發(fā)生了變化,中國聚合MDI出口稅率下降的速度較進(jìn)口稅率下降的速度快。隨著國內(nèi)聚合MDI市場產(chǎn)能、產(chǎn)量的增加,進(jìn)口依存度降低,出口依存度增加,中韓自貿(mào)協(xié)議的執(zhí)行對于中國聚合MDI出口的影響將明顯大于對聚合MDI進(jìn)口的影響。
(2)TDI
2015年,我國各地區(qū)TDI價(jià)格走勢波動很大,廠家堅(jiān)挺報(bào)盤成為TDI價(jià)格上揚(yáng)的唯一驅(qū)動力,可是,隨后受需求的影響,走勢幾度下滑,屢破新低。2015年全年價(jià)格區(qū)間都低于前2年價(jià)格,TDI市場的高位已然不復(fù)存在。另外,2015年國內(nèi)TDI廠家的整體開工率都比2014年低,從而導(dǎo)致產(chǎn)量縮減許多。
(3)PPG
PPG是生產(chǎn)聚氨酯產(chǎn)品的主要原材料之一,在聚氨酯泡沫塑料中的使用量可以達(dá)到90%以上,使用量占比最大。由于聚醚多元醇的生產(chǎn)裝置規(guī)模較大,生產(chǎn)能力主要集中在巴斯夫、拜耳、陶氏化學(xué)、殼牌等幾家大型跨國公司。我國的聚醚多元醇生產(chǎn)廠家只有通過技術(shù)引進(jìn)、自主研發(fā)等形成了一定規(guī)模。近年來,隨著大型廠家的擴(kuò)產(chǎn),聚醚多元醇的品種規(guī)格基本齊備,產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性也大幅提高。
聚氨酯制品主要包括以下幾種:泡沫塑料、彈性體、纖維塑料、纖維、革鞋樹脂、涂料、膠粘劑和密封膠等,其中泡沫塑料所占比重最大。
聚氨酯泡沫塑料分為硬泡和軟泡2種,具有優(yōu)良的彈性、伸長率、壓縮強(qiáng)度和柔軟性,以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性。此外,聚氨酯泡沫塑料還有優(yōu)良的加工性、粘合性、絕熱性等性能,屬于性能優(yōu)良的緩沖材料。
聚氨酯材料的生產(chǎn)已經(jīng)遍及整個(gè)北美地區(qū)。據(jù)悉,北美聚氨酯泡沫市場總體的年均增長率有望達(dá)到6%左右。估計(jì)截止2020年,增長領(lǐng)域主要集中在住宅及工業(yè)中噴涂聚氨酯泡沫應(yīng)用的市場中,以及軍事應(yīng)用等。此外,聚氨酯還將被應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè),對傷口進(jìn)行及時(shí)有效的處理。
聚氨酯彈性體由于其結(jié)構(gòu)具有軟、硬2個(gè)鏈段,因此可以通過對分子鏈的設(shè)計(jì),賦予材料高強(qiáng)度、韌性好、耐磨、耐油等優(yōu)異性能,被稱為“耐磨橡膠”的聚氨酯同時(shí)具備了橡膠的高彈性和塑料的剛性。
在過去的1年中,由于原油價(jià)格大幅度下跌,在全球經(jīng)濟(jì)大蕭條的背景下,我國聚氨酯彈性體市場同比增長較前幾年發(fā)展緩慢,失調(diào)的供求比例嚴(yán)重導(dǎo)致了聚氨酯彈性體價(jià)格一路低迷。但這種現(xiàn)象,僅出現(xiàn)在傳統(tǒng)聚氨酯產(chǎn)品中??萍己恳约皠?chuàng)新度較高的彈性體產(chǎn)品如納米聚氨酯彈性體材料的市場前景,還是非??捎^的。
2015年,氨綸市場整體價(jià)格一路下跌,各規(guī)格氨綸絲的價(jià)格都已跌至歷史最低點(diǎn),甚至已經(jīng)刷新了歷史新低。截止2015年底,40D氨綸主流報(bào)價(jià)低至36000元/t左右,較年初降幅已達(dá)到25.47%,創(chuàng)造了周期內(nèi)的歷史新低。
從產(chǎn)業(yè)鏈的上下游來看,聚氨酯纖維塑料目前遭遇的這種狀況,受制于經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的持續(xù)不景氣,下游制造領(lǐng)域產(chǎn)銷不旺盛,供大于求,壓貨嚴(yán)重;另一方面還由于原材料價(jià)格的大幅下行。
氨綸價(jià)格的一路下挫,導(dǎo)致行業(yè)利潤下降。新智能產(chǎn)能不斷釋放,造成供應(yīng)過剩,更是令氨綸市場受到強(qiáng)烈沖擊。再加上氨綸下游產(chǎn)業(yè)資金緊張,產(chǎn)業(yè)鏈的惡性循環(huán),令2015年1~11月我國氨綸進(jìn)口量暴跌,供需矛盾,已經(jīng)成為氨綸價(jià)格下跌的硬傷。
家具行業(yè)中,仿木材料是聚氨酯硬泡主要應(yīng)用方向之一,仿木材料質(zhì)量輕便且密度、強(qiáng)度與木材相當(dāng),使用該材料制造家具,成型后不僅不會出現(xiàn)裂紋,還能降低生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的成本。隨著國民環(huán)保意識不斷增強(qiáng),仿木材料將會更多地應(yīng)用在家具行業(yè)中,從而代替天然木在家具中的地位。
我國是世界家具生產(chǎn)加工大國,結(jié)合“十二五”期間家具行業(yè)聚氨酯消耗總量來看;在“十三五”期間,我國的家具行業(yè)仍是以擴(kuò)大內(nèi)需、拉動城市消費(fèi)為主,隨著我國房地產(chǎn)政策不斷收緊,經(jīng)濟(jì)適用房及廉租房的建設(shè)速度仍會不斷加快,我國家具行業(yè)并不會受到?jīng)_擊,民眾對聚氨酯的需求量將會以每年5%的速度增長。
聚氨酯硬泡時(shí)候應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域的首選材料,其結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品壽命長、施工效率高、耐火等級較高且綜合造價(jià)低。 隨著我國節(jié)能環(huán)保政策不斷落實(shí),建筑行業(yè)在“十三五”期間將會面臨更嚴(yán)苛的考驗(yàn),聚氨酯硬泡將會廣泛應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域。此外,聚氨酯作為重要的防水涂料,普遍應(yīng)用在建筑屋頂、外墻、頂板、地下室、廚衛(wèi)間、道路橋梁等部位,隨著我國軌道交通和高速鐵路事業(yè)不斷發(fā)展,聚氨酯防水涂料還會普遍應(yīng)用在鐵路建設(shè)領(lǐng)域。 目前(2015年)我國建筑行業(yè)聚氨酯消費(fèi)量大約在125萬t,占據(jù)總消費(fèi)量的20%,而發(fā)達(dá)國家在相同行業(yè)的總消費(fèi)量為35%。結(jié)合數(shù)據(jù)分析,不難發(fā)現(xiàn)我國的聚氨酯硬泡在建筑行業(yè)還有很大的發(fā)展空間。
中國是世界鞋類產(chǎn)品最大的出口國和生產(chǎn)基地,鞋類產(chǎn)量占據(jù)全球總量的60%,聚氨酯(PU)材料是聚氨酯類的一種,此外,漿料主要用于制造人造革及合成革等相關(guān)產(chǎn)品。目前(2015年),在鞋底中所使用的聚氨酯漿液不足10%,還無法企及發(fā)達(dá)國家的平均水平。
但隨著我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷改善,聚氨酯漿液的制造成本將會不斷降低,其發(fā)展?jié)摿ξ阌怪靡伞?
交通運(yùn)輸行業(yè)中也不乏聚氨酯的身影,其主要包括軟質(zhì)、硬質(zhì)、半硬質(zhì)泡沫塑料,同時(shí)還包括聚氨酯彈性體、聚氨酯膠、聚氨酯密封膏及聚氨酯涂料等。一輛成型的轎車需用到的聚氨酯總量為30kg左右,高質(zhì)量的聚氨酯制品在轎車中的使用量也是衡量轎車等級的重要因素之一。我國是汽車大國,無論是汽車工業(yè)制造數(shù)量或是汽車保有量都排在世界第一位。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),每年我國在汽車行業(yè)所使用的聚氨酯消費(fèi)量將近40萬t。隨著新能源車型不斷推出,聚氨酯消費(fèi)量在汽車工業(yè)中還會有更廣闊的增長空間。
除汽車工業(yè)之外,我國的冷鏈運(yùn)輸行業(yè)也是聚氨酯發(fā)展的另一領(lǐng)域。隨著我國民眾生活水平不斷提高,越來越多的民眾對各地的鮮花、水產(chǎn)品需求量猛增,這就帶動了我國冷鏈運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展。冷鏈運(yùn)輸行業(yè)中的運(yùn)輸車,通常使用聚氨酯硬質(zhì)泡沫夾芯板作為隔熱材料,同時(shí)冷庫建設(shè)過程中也需要大量的聚氨酯絕熱材料,這對我國的聚氨酯行業(yè)而言也是重大利好。
冰箱和冰柜主要采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫作為家電的隔熱材料,該材料在同體積條件下,能夠有效增大冰箱、冰柜的內(nèi)部容積,減少外部殼體材料的總用量,不僅能降低生產(chǎn)成本,還能減輕冰箱自重,提升隔熱性能。在我國,制造一臺標(biāo)準(zhǔn)體積的冰箱需要聚氨酯硬質(zhì)泡沫重量約為6-8kg,而一臺冰柜需要大約11kg的硬質(zhì)泡沫塑料。中國是冰箱制造大國,已經(jīng)逐漸成為世界的冰箱研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸一體化基地;我國每年在冰箱制造行業(yè)所使用的聚氨酯硬質(zhì)泡沫總量約為80萬t。隨著我國家電“節(jié)能減排”政策不斷落實(shí),冰箱所使用的聚氨酯的總量將會呈現(xiàn)下降趨勢,各個(gè)生產(chǎn)制造企業(yè)將會走向“綠色環(huán)?!钡陌l(fā)展路線。
此外,太陽能熱水器的隔熱材料也是采用聚氨酯硬泡,我國的太陽能產(chǎn)業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè),隨著能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,太陽能產(chǎn)業(yè)將會得到進(jìn)一步發(fā)展,聚氨酯工業(yè)制品也會得到更多青睞。
聚氨酯鋪裝材料廣泛應(yīng)用于體育場館、公共體育場所的塑膠跑道、室內(nèi)籃球場地、排球場地鋪裝建設(shè)。前些年,“毒跑道”事件持續(xù)發(fā)酵,導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)處于低端、惡劣競爭狀態(tài),很多無證經(jīng)營的小企業(yè)大肆謀利;隨著我國聚氨酯工業(yè)制品質(zhì)量不斷提升,聚氨酯鋪裝材料質(zhì)量已經(jīng)有了大幅度提升,企業(yè)不斷走向環(huán)保型鋪裝產(chǎn)品的道路上。
聚氨酯還可用于易碎商品的包裝,特別是在一些精密儀器、工藝品、易碎品等運(yùn)輸包裝中;該類制品還可以用在航空、航天、汽車制造、液化天然氣運(yùn)輸車(船)制造等領(lǐng)域。
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聚氨酯 聚氨酯的工業(yè)生產(chǎn)主要是由多元有機(jī)異氰酸酯和各中氫給予體化合物 (通常如含端羥基 的多元醇化合物) 反應(yīng)制備。 選擇不同數(shù)目的官能基團(tuán)和不同類型的官能基, 采用不同的合 成工藝,能制備出性能各異、 表現(xiàn)形式各種各樣的聚氨酯產(chǎn)品: 泡沫塑料, 彈性橡膠,油漆、 涂料,合成纖維、合成皮革、膠黏劑等。使用范圍從航空飛行器到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),從文體娛樂 器械到人們?nèi)粘5囊率匙⌒小?聚氨酯化學(xué)中的最基本反應(yīng): 含活潑氫的醇類化合物所含的羥基和異氰酸酯進(jìn)行親核加 成反應(yīng),生成氨基甲酸酯基團(tuán)。 異氰酸酯 氨基甲酸酯基團(tuán)是內(nèi)聚能較大的特性基團(tuán), 空間體積較大, 在聚合物中具有硬鏈段特征。 而聚氨酯實(shí)際上就是由剛性基團(tuán)(鏈段)和軟鏈段構(gòu)成的嵌段共聚物。 異氰酸酯中常見的 R基的吸電子能力的基本順序?yàn)椋?硝基苯基>苯基>甲苯基>苯亞甲 基>烷基。 異氰酸酯和聚醇低聚物反應(yīng): 1 異氰酸基>羥基,端基為異氰酸基
1、聚氨酯是介于橡膠與塑料之間的一種高性能新型材料,由于其優(yōu)異的性能,在現(xiàn)有的各行各業(yè)都有著廣泛的用途,在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)和國家,使用量越來越大。
聚氨酯的主要用途:
聚氨酯地板
聚氨酯噴涂
聚氨酯泡沫
聚氨酯彈性體
聚氨酯保溫防腐
聚氨酯防水、灌封材料及密封膠
聚氨酯膠粘劑
聚氨酯涂料
管道襯里
聚氨酯織物(纖維)
聚氨酯皮革
聚氨酯鞋底
2、聚氨酯的使用:隨著聚氨酯的不斷發(fā)展和改進(jìn),聚氨酯的應(yīng)用已深入到我們生活的方面。如:汽車生產(chǎn)、礦山選礦、港口碼頭、糧食及食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑機(jī)械、電子設(shè)備、建筑、家具、紡織服裝鞋業(yè)、合成皮革、水利、石油化工、印刷包裝、體育健身等行業(yè)都有大量應(yīng)用,隨著技術(shù)進(jìn)步,聚氨酯逐步在我們的航空航天、國防工業(yè)上得到很好的應(yīng)用。
對聚氨酯彈性體其表面光滑、無極性、非水解性,對外誠親水性。能防止垢層的附著,具有突出的防結(jié)垢性。
聚氨酯彈性體具有杰出的耐磨性能,磨耗值測試結(jié)果一般在0.03-0.2mm3/m范圍內(nèi),約為天然橡膠的3-5倍.
聚氨酯彈性體有耐酸、堿、鹽及海水等介質(zhì)的腐蝕。
聚氨酯彈性體具有良好的耐低溫性能,主要表現(xiàn)在脆性溫度都很低(-50℃~70℃)適合在-50℃~ 100℃的介質(zhì)溫度范圍內(nèi)應(yīng)用。
聚氨酯彈性體的密度低(1.2g/cm3),Y與同內(nèi)徑的其他管材相比,可節(jié)約管材30%-40%.
因聚氨酯彈性體具有較好的吸振性能和優(yōu)異的耐機(jī)械沖擊性能,便于運(yùn)輸、安裝和維護(hù)。
聚氨酯雙抗管重量輕,從而降低支吊費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用及安裝費(fèi)用。按同種規(guī)格、單位長度以及使用壽命計(jì)算,與鑄石管、合金管以及橡膠管相比,工程總造價(jià)降低30%-40%。
可采用法蘭連接和快速接頭等多種連接方式。從里到外分二層結(jié)構(gòu),第一層:工作鋼管層 根據(jù)設(shè)計(jì)和客戶的要求一般選用無縫管(GB8163-87)螺旋焊管(GB9711-88;SY/T5038-92)和直縫焊管(GB3092-93)。鋼管表面經(jīng)過先進(jìn)的拋丸除銹工藝處理后,鋼管除銹等級可達(dá)GB8923-1988標(biāo)準(zhǔn)中的Sa2級,表面粗糙度可達(dá)GB6060.5-88標(biāo)準(zhǔn)中R=12.5微米。第二層高密度聚乙烯保護(hù)層 預(yù)制成一定壁厚的塑料管材,其作用保護(hù)機(jī)械硬物破壞,二是防腐防水。
聚氨酯漆分類
聚氨酯涂料是較常見的一類涂料,可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預(yù)聚物(也叫低分子氨基甲酸酯聚合物)和含羥基樹酯兩部分組成,通常稱為固化劑組分和主劑組分。
根據(jù)含羥基組分的不同可分為:丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環(huán)氧聚氨酯等品種。
按包裝類型分類,可分為單罐裝聚氨酯漆、雙罐裝聚氨酯漆、三罐裝聚氨酯漆。家庭裝飾通常選用三罐裝聚氨酯漆(即一罐主漆、一罐固化劑、一罐稀釋劑)。
按其組成和成膜機(jī)理而將其分為五大類:聚氨酯改性油涂料、潮氣固化聚氨酯涂料、封閉型聚氨酯涂料、催化固化型聚氨酯涂料和羥基固化型聚氨酯涂料。