聚氨酯泡沫的发展概况

聚氨酯泡沫的发展起源，可追溯到20世纪40年代。第二次世界大战期间，德国拜耳实验室的研究人员用二异氰酸酯与多元醇为原料，制得了硬质泡沫塑料、胶黏剂和涂料等。聚氨酯泡沫的重量轻、易加工成型、比强度高等性能引起了美国工业，特别是与空军有关工业的兴趣，1946年后也开展了硬质聚氨酯泡沫的研究工作，在古德伊尔航空公司、洛克希德航空公司进行硬质聚氨酯泡沫（以下简称聚氨酯硬泡）的制造，用于飞机夹芯板材部件。

1952年，拜耳公司报道了软质聚氨酯泡沫（以下简称聚氨酯软泡）的中试研究成果。1952～1954年，拜耳公司又开发了用异氰酸酯和聚酯多元醇为原料，采用连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫的技术，并开发了相应的生产设备。聚酯型软质泡沫塑料虽然性能优良，但成本较高，因此人们寻找比聚酯价廉的原料。美国杜邦公司等将以廉价的氧化烯烃、蓖麻油等为原料制备聚醚多元醇用于软质聚氨酯泡沫的生产，用这种聚醚多元醇制得的制品，性能较好，价格较低，使聚氨酯工业又发生了一次重大的突破。聚氨酯泡沫的新产品、新工艺和新设备不断被开发。

聚氨酯软泡以及聚氨酯硬泡开始工业化发展是在20世纪50年代末至60年代。在1958年年底，美国莫贝公司和联碳公司采用了催化活性高的三亚乙基二胺作为发泡催化剂，并结合采用有机硅表面活性剂配方，开发了“一步法”工艺技术。这是泡沫生产技术的重大突破，至今广为采用。随着一步法泡沫生产技术的成功开发，软泡连续法生产工艺及设备的开发，以及价格较低的聚醚多元醇在20世纪60年代的大量工业化生产，聚氨酯软泡首先获得了应用。20世纪60年代中期，冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发，1964年美国联碳公司开发了聚合物多元醇，发展了软泡新品种，20世纪70年代在高分子量高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化高回弹泡沫。20世纪70年代在60年代的连续水平发泡工艺的基础上开发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺，使块状聚氨酯软泡的工艺趋于成熟。后来，有各种新型聚醚多元醇及匀泡剂被开发出来，开发了各种模塑聚氨酯泡沫。

在20世纪60年代前后，低黏度的聚醚多元醇和低挥发性的多苯基多亚甲基多异氰酸酯（PAPI）的开发，低气体热导率的发泡剂一氯三氟甲烷（CFC-11）的发现，新型泡沫稳定剂和高效催化剂的开发，以及增进效率高的发泡机械的开发，促进了硬质聚氨酯泡沫的发展和应用。现场喷涂工艺使硬质泡沫塑料的应用范围得到进一步扩大。

我国的聚氨酯泡沫起步于20世纪50年代中后期，我国一些科研单位如上海市轻工业研究所、天津市纺织研究所先后开展了聚酯型及聚醚型聚氨酯泡沫的研制。1963年，江苏省化工研究所、南京大学化学系以及南京塑料厂协作攻关，在国内首先成功研制出一步法聚醚型聚氨酯软泡生产工艺，并于1966年建成聚醚多元醇、匀泡剂（水溶性有机硅“发泡灵”）以及国产设备的聚氨酯软泡生产装置。20世纪60年代中期，上海塑料制品六厂、天津纺织科学研究所等单位分别从英国引进连续水平发泡机生产块状软泡。20世纪80年代初，各泡沫厂先后引进多条生产线，生产水平有了大幅度的提高。聚氨酯硬泡1964年才开始研究，20世纪70年代中期才有一定规模的小工业装置生产，先用于船舶、冷库、石油化工管道保温等，以后冰箱冷柜成为硬泡的一个主要应用领域。由于原材料配套工业以及应用开发工作基础薄弱，发展缓慢。1978年全国以泡沫塑料为主的聚氨酯制品产量仅5000t左右。在20世纪80年代才开始进入快速发展阶段，特别是近10年来国民经济的快速发展，以及跨国大公司进入中国市场，聚氨酯泡沫以及整个聚氨酯工业进入高速发展期。1984年我国聚氨酯泡沫产量估计约2万吨，1986年约4万吨，1988年约9.1万吨（软泡约4.6万吨，硬泡约4.5万吨），1994年约20万吨，2000年约44万吨（软泡26万吨，硬泡18万吨），2004年约103万吨（软泡55万吨，硬泡48万吨），2006年约148万吨（软泡73万吨，硬泡75万吨），2007年约157万吨（软泡75.5万吨，硬泡81.4万吨）。

发泡助剂氟里昂替代技术经过10多年的探索与实践已逐步成熟，形势也明朗化。在我国，聚氨酯软泡生产中的CFC替代，大多以二氯甲烷生产线作为过渡，以及全水发泡-软化技术等。对于零臭氧潜值（ODP）发泡剂替代技术，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泡沫塑料生产，在国内也同时得到应用。在聚氨酯硬泡生产方面，对于热导率要求不太严格的场合，全水发泡技术使用得比较普遍，而对于绝热要求高的场合，如建筑保温板材，国内大都以HCFC-141b作为过渡性替代品。在冰箱行业，一度以HCFC-141b作为发泡剂，现在以使用环戊烷为主。中国已于2007年7月1日宣布禁用CFC-11。近年来，各大企业开始研发并推出HCFC-141b的理想替代品。其中物理性能和泡沫性能与HCFC-141b接近并在国际上最主要的三种替代品是HFC-245fa、HFC-365mfc和环戊烷等。