聚氨酯的新技术和发展趋势

1、原料的产能进一步扩张

中国聚氨酯工业的快速发展，带动了主要原材料需求的增长，TDI、MDI和聚醚多元醇企业在近年来扩产的基础上，有的企业正在酝酿进一步扩张。

关于脂肪族二异氰酸酯，拜耳在我国上海金山化工园区已建成年产5万吨HDI的生产线；日本旭化成在江苏南通正在建设HDI生产线；国内烟台万华正在建设H12MDI生产线；甘肃银光正在建设HDI生产线；均达到万吨级规模。

2、原料新技术的运用

近年来连续法生产聚醚多元醇以及聚合物多元醇技术已经广泛应用。用双金属催化剂替代氢氧化钾生产较高分子量聚醚多元醇的技术已经为大型聚醚厂家所应用，该方法生产的聚醚多元醇具有较低的不饱和度，官能度与设计值相近，主要用于软泡、微孔弹性体和弹性体，聚氨酯的性能比用碱催化剂生产的聚醚多元醇基聚氨酯有明显的改善。Bayer公司2006年7月在美国得克萨斯成功地采用DMC催化剂连续法大规模生产低不饱和度聚醚多元醇。国内外积极研究用低不饱和度聚醚多元醇代替或部分代替PTMEG制备聚氨酯弹性体，在有的应用中已达到80%的替代率。在密封剂中应用显示比普通聚醚多元醇有更高的伸长率和耐湿热性。

另外聚醚多元醇的重要原料环氧丙烷的生产中，以过氧化氢催化氧化丙烯制环氧丙烷技术（HPPO）已趋成熟，世界上苐一套该方法30万吨环氧丙烷生产装置已于2008年由BASF、Dow和Solvay公司在比利时安特卫普建成。

在异氰酸酯的生产中，高效低能耗技术及非光气法技术一直是研究热点，Bayer公司成功开发出了TDI气相法生产工艺，并在其上海新建的TDI生产装置上应用，预计节能1/3以上。

烟台万华聚氨酯股份有限公司通过自主研发和与科研院校合作攻关相结合，解决了MDI关键技术难题，开发成功了16万吨/年以上规模MDI生产技术，成为世界上苐5家拥有MDI自主知识产权的公司。

中国的几个TDI厂家尤其是沧州大化和甘肃银光，将原有工艺不断改进，TDI技术取得了较大进步，开工率提高。如甘肃兰州的银光聚银公司也成功地开发出自有技术的5万吨TDI生产技术，并成功地将原2万吨的TDI装置能力改造成5万吨能力。

近年来特种异氰酸酯如NDI、PPDI等，国内已有厂家小规模生产。其中部分厂家采用“双光气”或“三光气”技术，消除了气体光气的危害。

3、植物油等生物质基多元醇的进一步开发

传统多元醇的上游原料多源于石油和天然气等资源，但随着能源短缺危机和人们对环保意识的日益增强，开发利用再生资源制造生物质多元醇，进而生产“绿色”聚氨酯材料已成为一个新的亮点。目前制备生物质多元醇的原料主要有植物油（包括蓖麻油、大豆油、棕榈油、松香油）和植物纤维素、木质素多元醇（原料一般为木材、竹子、甘蔗渣、粮作物秸秆、麦草、枯草等）以及蔗糖、淀粉等。

当前生物质多元醇已实现工业化并得到应用的蓖麻油多元醇，技术来源于美国陶氏化学和德国巴斯夫；大豆油多元醇的开发应用以北美为主；棕榈油多元醇以马来西亚为主。我国上海中科合臣股份有限公司和山东莱州金田化工有限公司等已制成大豆油多元醇，福建新达保温材料有限公司已制成以竹子为原料的植物纤维素多元醇。生物质多元醇可取代部分（20%～30%）聚醚多元醇，用于制造多种PU材料，包括PU硬泡、胶黏剂、涂料、弹性体和塑胶跑道等，已在汽车、建筑外保温和冰箱等领域得到应用。据有关资料报道，生物质多元醇与石油类多元醇相比能耗降低23%，非可再生资源消耗降低61%，向大气排放温室气体减少36%。为此欧美国家有相关法规规定，含有生物质多元醇的PU材料将优先采购。

4、聚氨酯泡沫塑料发泡剂的替代

欧洲、美国、日本在2003～2004年已完全淘汰了HCFC-141b，现已采用苐三代零ODP（臭氧消耗潜值）发泡剂，主要有HFC-245fa、HFC-365mfc，牌号分别为Enovate 3000和Solkane 365mfc。

我国已于2007年7月1日宣布禁用CFC-11。在我国，软质泡沫生产中的CFC替代，大多以二氯甲烷生产线作为过渡。对于零臭氧潜值（ODP）替代技术，有以二氧化碳为发泡剂的生产装置。自结皮泡沫以一氟二氯乙烷（HCFC-141b）和二氟一氯甲烷（HCFC-22）作为过渡路线，而以全水发泡为技术的自结皮生产，在国内也同时得到应用。在硬质泡沫生产方面，对于热导率要求不太严格的场合，全水发泡技术的使用比较普遍，而对于绝热要求高的场合，如建筑板材，目前国内大都以HCFC-141b作为替代品。在冰箱行业，虽然曾一度以HCFC-141b作为发泡剂，但由于HCFC-141b对冰箱内衬材料有溶胀作用，日前许多厂家都已放弃使用，现在一般都以使用环戊烷为主。

5、非光气法异氰酸酯技术

光气法制备异氰酸酯技术成熟，但是光气法的高毒性和高腐蚀性一直是安全生产的隐患。采用无毒、无污染的非光气绿色化学合成方法，一直是有机异氰酸酯研究的热点之一。欧美已研究成非光气法六亚甲基二异氰酸酯（HDI）和异佛尔酮二异氰酸脂（IPDI）制造技术，并已完成工业化生产。而MDI和TDI非光气制造技术，目前国内外尚停留在实验室阶段，工业化生产规模尚未达到。我国中科院成都有机所、山西煤炭研究所、中科院理化技术研究所、中科院兰州化学物理研究所和华东理工大学等单位均在开展此方面的研究工作，已取得令人可喜的成果。可望该项工业化技术不久在我国实现突破。

6、非异氰酸酯型聚氨酯

合成聚氨酯的原料二异氰酸酯是对环境和人体健康有害的毒性物质，非异氰酸酯聚氨酯（NIPU）成为近年研究的热点。NIPU目前主要是通过环碳酸酯与脂肪族伯胺反应制备，具有与传统聚氨酯不同的结构与性能，其结构单元氨基甲酸酯的β位碳原子上含有羟基，能与氨基甲酸酯的羰基形成分子内六元氢键，很大地降低了产物的亲水性和可水解性，从分子结构上弥补了常规PU分子中的弱键结构，耐化学性、耐水解性以及耐渗透性都比较优异，所用原料均不具有湿敏性，原料易保存、加工方便，且制备原料不再使用有毒的异氰酸酯，还可用环氧基进行改性。

NIPU近年来在欧美已逐步实现工业化生产。美国Eurotech公司在NIPU的生产与研发方面处于很重要地位，已经将NIPU成功地应用于涂料、胶黏剂及密封剂等领域。我国NIPU的开发还处于起步阶段。

7、其他技术发展

环保型聚氨酯特别是水性聚氨酯的发展很快。

低散发汽车用聚氨酯泡沫坐垫已经受到重视。

阻燃问题进一步受到重视，新的阻燃聚氨酯材料正在研发并逐步推向市场。

喷涂聚脲和喷涂聚氨酯脲在防护耐磨涂料及防水涂料等市场已经得到广泛应用。

废旧聚氨酯制品的回收也受到关注。