我国聚氨酯工业现状和发展展望

1、·专题综述·我国聚氨酯工业现状和发展展望翁汉元(中国聚氨酯工业协会洛阳471001摘要:概述了我国聚氨酯工业发展的历史和现状、国外聚氨酯工业发展趋势及对国内的影响,对国内聚氨酯产品的需求进行了预测。经初步行业调查表明,我国聚氨酯制品产量2000年已达92.2万t,2005年将达约150万t。对异氰酸酯、聚醚多元醇、聚氨酯泡沫制品、弹性体制品、涂料、胶粘剂等聚氨酯分支领域在“十五”期间的发展趋势提出了详细的规划,并提出了一些措施和政策性建议。还对聚氨酯工业2015年的远景发展提出了设想。关键词:聚氨酯;现状;发展;原料;制品;十五规划1我国聚氨酯工业发展历史和现状1.1我国聚

2、氨酯工业发展历史沿革1我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末60年代初,至今已近40年。50年代末首先在大连建立小规模的TTI(三苯基甲烷三异氰酸酯装置,生产的TTI主要用作胶粘剂原料。60年代又分别在大连、常州、太原、重庆各建立500t/a级MDI(PAPI和TDI装置,同时上海、天津等地开始聚氨酯软泡的技术开发。但由于当时经济基础薄弱,原材料配套工业及应用开发工作发展迟缓,我国聚氨酯工业发展缓慢,到1978年,全国聚氨酯制品生产能力才达到1.1万t,产量仅0.5万t。1982年全国聚氨酯原料生产能力不到2万t,制品产量0.7万t。这一时期为我国聚氨酯工业的初创阶段。我国80年代开始引进国外

3、先进的异氰酸酯技术和装置,1983年山东烟台1万t/a MDI开始投产, 1991年甘肃白银2万t/a TDI开始投产。此时国内其它地方也开始引进聚醚生产装置(见表1和许多制品生产技术。同时,国家通过对“七五”、“八五”科技攻关项目的扶持,逐渐开发了反应注射成型(RI M、高回弹冷熟化泡沫、高活性聚醚、聚合物多元醇、改性MDI等一系列制品和特种原料新技术。到1991年,全国制品总产量达到15万t,比1982年增长20倍(见表2。此段时间为我国聚氨酯工业在引进技术带动下加大科技投入的快速发展时期。表11995年之前聚醚装置引进情况(万t/a企业名称装置能力技术装置来源天津石化公司化工三厂2日本三

4、井东压锦西化工总厂2日本旭奥林沈阳石油化工厂1意大利普利斯山东东大化工集团公司1日本三井东压浙江太平洋化学公司2陶氏化学九江化工厂2日本旭奥林表280年代及90年代初我国聚氨酯原料及制品产量注:产量的单位为万t/a。90年代我国进入新的改革开放时期,国民经济持续高速发展,聚氨酯作为新型多功能高分子材料在汽车、建筑、冰箱、家具、冶金、采矿、石油化工等行业得到广泛的应用。以大型冰箱生产基地自动化浇注硬泡生产线和上百条连续法大块软泡生产线为代表的软硬泡生产迅速发展,带动了原料、助剂、加工机械的发展。全国从事聚氨酯原料、制品生产、科研开发、经营的单位数量急剧增加到2000家以上。其中有一定规模的单位有

5、上百家。制品产量也由1991年的15万t增加到1998年的77万t,年平均增长率在25%以上2。·1·聚氨酯工业POLYURETHANE INDUSTRY1.2我国聚氨酯工业现状聚氨酯工业分基本原料、助剂、制品和加工机械等部分。基本原料分异氰酸酯(TDI、MDI等、多元醇(聚醚和聚酯多元醇等,制品主要分软泡、硬泡、弹性体(包括革、鞋树脂制品和纤维、涂料及胶粘剂等。近几年,随着我国聚氨酯工业的快速发展,聚氨酯的生产及应用已具有相当规模和一定的技术水平。异氰酸酯主要生产厂家有烟台万华集团有限公司、甘肃银光化学工业公司和沧州大化TDI有限责任公司等9家。主要聚醚生产厂家有上海高桥

6、石化三厂、天津石化三厂、锦化化工(集团有限公司和金陵石化二厂等11家。制品的生产、应用规模已从1998年77万t上升到2000年的92.2万t。软泡已广泛应用于沙发、床垫、包装、服装衬里、汽车和摩托车座垫等领域。硬泡已广泛应用于冰箱、冰柜、冷库、冷藏车、工业管道、设备及建筑保温绝热等。主要生产厂家为各大冰箱生产集团及数十个夹芯板材和保温材料生产厂。弹性体已用于汽车、油田设备零部件、纺织、印刷、冶金胶辊、矿山筛板、建筑铺装、防水材料、鞋底、合成革及纤维等。涂料已应用于木器家具漆、地板漆、设备防腐漆及汽车修补漆等。胶粘剂已应用于鞋类、复合薄膜、密封剂和通用粘接等。根据协会最近统计,2000年92.

7、2万t聚氨酯制品产量中,软泡26万t,硬泡18万t,弹性体18.5万t(其中鞋底料6.4万t,合成革浆料9.6万t,其它弹性体2.5万t,涂料13.2万t,胶粘剂13万t,皮革涂饰剂4万t(涂料、胶粘剂和皮革涂饰剂均包含溶剂或水。虽然我国聚氨酯工业已有相当规模,但与发达国家相比仍有很大差距,主要是产量仍不很大,技术水平仍较低。特别是人均消耗量差距更大,如美国1998年聚氨酯软泡产量101.6万t、硬泡产量67.3万t3,其人口2.6亿左右,而我国12多亿人口,软泡产量仅24万t、硬泡产量15万t,人均消费量均仅为美国的5%左右。此外,产品品种较少,产品性能较差,许多特种原料、助剂、中间树脂半成

8、品、制品及加工机械还需进口;当前最突出的问题是基本原料的生产与需求有巨大差距,如TDI、MDI需求量的90%左右靠进口(2000年国产3.5万t,进口26.5万t,国产聚醚多元醇也只能满足50%左右的需求。最近国家和各大原料企业都有引进和改、扩、新建装置的计划,“十五”期间面貌将有根本改观。我国近年来异氰酸酯、聚醚多元醇、聚氨酯制品总产量和进口情况见表3、表4及表5。表319952000年异氰酸酯总产量和进口情况(万t年份产量进口量2世界聚氨酯工业的发展趋势和对国内的影响世界聚氨酯工业发展迅速,1998年总产量达750万t,2000年已达880万t,预计2002年达1000万t。主要产品软泡占

9、40%,硬泡占30%,弹性体占10%。其中西欧、北美、亚太三大地区消费量大致相当,约占总产量的90%4。国外聚氨酯工业总的发展趋势及其对国内聚氨酯工业的影响概括如下:(1基本原料生产的特大规模化。异氰酸酯、聚醚多元醇等聚氨酯基本原料的先进生产技术只掌握在少数几家跨国大公司(如B ASF、Bayer、Hunts-man、DuPont等手中,他们在世界各地建特大规模(10万t/a以上生产装置,这对我国规模较小、技术相对落后的原料企业的发展将构成威胁。(2聚氨酯技术向适应环境保护、安全卫生、资源回收等方向发展,主要包括替代破坏臭氧层的CFC发泡剂技术、降低VOC(挥发性有机化合物散发技术、降低游离T

10、DI等有害物质的技术等。替代CFC技术现有三条路线:CFCHCFC-141b HFC;CFC环戊烷或正、异戊烷和其它烃;水或C O2发泡。前两条路线用于绝热硬泡,后一条路线用于软泡和非绝热硬泡。由于HFC导热系数比烷烃低,在强调节能的北美地区,冰箱硬泡偏向采用第一条路线,但目前HFC价高,工业生产前景不明朗。欧州主要采用第二条路线,但戊烷系发泡剂导热系·2·聚氨酯工业第16卷数相对较高,为了保证保温节能效果,必须加厚泡沫层,同时要改进冰箱等的结构。我国冰箱行业从不同国家引进生产线,同时存在着采用前两条CFC替代路线的发泡工艺,今后应从技术经济综合比较,决定取舍。在软泡方面,

11、国外主要发展液体CO2助发泡剂体系,包括新型液体CO2发泡机、相应的聚醚多元醇和助剂。我国液体CO2发泡技术刚起步。必须加快发泡剂替代技术的开发进程。降低VOC技术,主要是针对使用有机溶剂的涂料、胶粘剂等的生产工艺或产品形式而言。此外,软硬泡及弹性体中易迁移的有机化合物添加剂也属VOC。VOC因易燃、挥发到空气中可发生光化学反应产生有毒的光化学烟雾,是国外环境保护法规重点限制的对象之一。发达国家一般要求本世纪初将溶剂型产品VOC发散量降低到最低限度或完全消除。为适应这一要求,国外在聚氨酯涂料、胶粘剂等方面发展高固含量、水性、100%固含量液体反应型、热熔型或粉末热熔型产品;在泡沫、弹性体等方面

12、研究开发反应型添加剂。目前我国同类产品的非有机溶剂化水平较低,环保、安全卫生法规也不建全,差距较大。国外对其工作场所TDI等有害物质的限制,是聚氨酯工业发展的另一重要问题。美日等国规定软泡生产车间空气中的TDI允许浓度小于5×10-9。欧美发达国家要求预聚体、固化剂中游离异氰酸酯质量分数小于0.5%,有的国家甚至规定小于0.1%5,6。为此,近年来国外发展了先进的脱除异氰酸酯的工艺技术和设备。在这方面我国差距很大,急需加快研究开发。资源回收研究开发国外已取得很大进展,主要是热固性聚氨酯废旧制品,软、硬泡边角料的回收利用。回收方法除物理粉碎用作填料外,又发展了化学醇解法回收聚醚多元醇。

13、国外已建成从废旧泡沫回收多元醇的装置,并已正式运转,最大规模达5000t/a。国内仅有物理回收方法。(3国外聚氨酯CASE(涂料、胶粘剂、密封剂、弹性体、灌封料发展明显快于泡沫产品,是另一趋势。近年来国外聚氨酯CASE产品的产量以6%10%的速度增长,是泡沫增长速度的2倍以上,且向高性能、功能化和进一步扩大应用领域方向发展。如涂料向以HDI缩二脲、三聚体等为固化剂的不黄变高档汽车面漆、高档家具漆方向发展,胶粘剂向汽车、家用电器等结构胶方向发展,密封剂向单组分湿固化方向发展,弹性体向减震、耐磨、高性能、功能化方向发展等。在CASE产品方面,国内的发展水平与国外差距较大,其中许多重要制品、中间体(

14、预聚体、树脂等多半是靠进口。3我国聚氨酯产品的需求预测根据专家预测,2005年我国聚氨酯产品及主要原料(异氰酸酯和聚醚多元醇需求如表6所示。表62005年我国聚氨酯产品及主要原料需求量预测(万t产品名称总需求量TD I MDI聚醚注:括号内数字为扣除溶剂后的需求量。4聚氨酯工业“十五”发展展望4.1异氰酸酯“十五”末我国将在上海与国外公司合资建成16万t/a MDI和13万t/a TDI装置。烟台万华集团将以自主技术为主改造扩建,使MDI生产能力达8万t/a。沧州大化集团拟再引进、合资,使TDI能力达13万t/a。甘肃白银化学工业公司的TDI生产能力将扩大至4万t/a,届时国内异氰酸酯总能力将

15、达54万t/a,可完全满足需要。脂肪族及脂环族特种异氰酸酯目前用量虽少,但在胶粘剂、涂料和特种弹性体等方面的应用逐年增多,“十五”期间也应有研究开发和建立适当规模的装置的计划。·3·第3期翁汉元·我国聚氨酯工业现状和发展展望4.2聚醚多元醇“十五”期间聚醚多元醇的发展方向是增加适应CFC替代发泡体系和新型泡沫产品性能要求的系列品种,进一步提高产品性能,开发特殊用途的聚醚新品种。例如,在软泡聚醚方面,要求开发适应大块高回弹软泡用新型高活性聚醚和新型聚合物多元醇品种;随着软、硬泡阻燃性能要求的提高,要求开发新的阻燃聚醚。此外,在国外已广泛应用于弹性体、密封剂、泡沫等的

16、低不饱和度聚醚,有着独特的优良性能,代表着聚醚生产的发展方向。“十五”期间,中国海洋石油总公司将在广东惠州与壳牌公司合资建18.5万t/a聚醚多元醇装置,加上原有装置的改、扩建计划,“十五”末我国聚醚多元醇总生产能力将达68万t/a左右,可满足国内需要,且自给有余。以双金属催化剂制低不饱和度聚醚多元醇系列产品的研究开发在“十五”期间将获得突破性进展,预计将建0.5万t/a规模装置。4.3泡沫制品“十五”期间,我国聚氨酯软泡制品仍主要应用于家具(沙发等、床垫和汽车等交通工具的座垫,但其性能向高回弹、阻燃、降低密度、提高乘坐舒适性等方向发展。大块泡沫产品中,箱式发泡的比例将逐渐减少。连续法大块软泡

17、工艺中将逐渐增加高回弹大块泡沫的比例,由这种软泡切割而成的汽车座垫,将取代一部分模塑泡沫垫。“十五”期间用于建筑的聚氨酯硬泡将有较快的发展。“十五”末,将形成数十家3000t/a以上规模的连续法大块软泡厂为主体的优化的软泡产业结构。同时,液体二氧化碳发泡的连续化大块软泡和模塑软泡技术将有很大发展,将建立510家3000t/a 生产装置。以国内自主开发技术为基础,将建立2 3家适当规模的热塑性硬泡车顶篷生产装置。研究开发飞机、汽车、家具等高阻燃要求的特种软泡,建立1000t/a以上规模装置。同时将建立千吨级化学法回收废旧泡沫的装置。4.4弹性体制品“十五”期间聚氨酯弹性体仍以革、鞋树脂为主,氨纶

18、纤维增加速度将最快。革鞋树脂将由聚酯型向聚醚型和聚酯聚醚共聚型转化。用于汽车、矿山设备等耐磨减振件的浇注弹性体,热塑性聚氨酯弹性体以及铺装防水材料等,将有很大的发展。“十五”末以原有小规模自主开发技术为基础,引进国外设备或利用国产设备,建成几条2000t/a 以上规模的连续本体法生产热塑性聚氨酯树脂生产线。与此配套的技术开发包括:精密的计量系统,水下切粒后处理系统等装置,工艺控制技术,性能达国外同类产品水平的系列产品品种等。“十五”期间,将在原引进技术基础上消化吸收,开发自主产权新体系,建立200万400万套/a汽车止位块聚氨酯微孔弹性体生产装置。组建一批千吨级浇注弹性体专业生产厂,以浇注机机

19、械浇注代替手工浇注,连续化生产耐磨胶辊、胶轮、筛板等专用产品。研究开发聚醚型和聚酯-聚醚共聚型微孔聚氨酯弹性体鞋底料和革用料生产工艺,2005年聚酯-聚醚型鞋底料生产能力将达1.5万t/a,同类革用树脂生产生产能力达1.0万t/a。4.5涂料目前,我国80%的聚氨酯涂料为木器家具漆和地板漆,且其中90%为有机溶剂型。“十五”期间汽车等用高档的不变黄面漆、防腐漆、特种织物涂层等用量将增加,剂型由溶剂型向水性、粉末型发展,交联固化剂向低游离异氰酸酯含量和脂肪族异氰酸酯体系发展。产业布局将趋于合理。研究开发游离异氰酸酯含量<0.5%的交联固化剂生产技术,“十五”末将建立12套0.5万t/a以上

20、能力的专业生产厂。研究开发HDI缩二脲、TDI三聚体及其混合三聚体等多异氰酸酯产品,并建立相应规模的生产装置。研究开发水性、粉末型聚氨酯涂料并建立相应规模装置。4.6胶粘剂聚氨酯胶粘剂发展方向是:适应环保、安全卫生要求,降低有机溶剂用量或废除有机溶剂;提高综合粘接性能;发展兼具结构粘接和功能粘接的密封剂新品种。可采用水性化、热熔化和100%液体反应型,以取消有机溶剂。用于鞋用胶的高初粘性单组分聚氨酯胶粘剂的生产由溶液法合成向双螺杆连续本体法发展。密封剂向单组分湿固化型发展。“十五”期间,以引进技术和小规模自主开发技术为基础,将再建几套1000t/a单、双组分聚氨酯密封剂生产线。开展和完成蒸煮袋

21、用复合薄膜用聚氨酯胶粘剂的研究开发,建立1000t/a规模装置;开发用于复合薄膜、汽车塑料部件等粘接的水性聚氨酯胶粘剂;用于干法复合薄膜、汽车、建筑等结构粘接的无溶剂反应型胶粘剂,并建立相应规模生产装置。·4·聚氨酯工业第16卷5主要措施和政策建议(1坚持改革开放总方针是加速我国社会主义市场经济发展的根本保证,同样也是“十五”期间聚氨酯工业发展的根本保证。对外开放,引进国外先进的聚氨酯基本原料和制品技术,曾在8090年代极大地促进了我国聚氨酯工业的发展和应用普及。为根本解决异氰酸酯和聚醚多元醇等原料的巨大缺口,国家支持“十五”期间上海合资异氰酸酯工程项目和广东惠州的聚醚多元

22、醇项目是完全正确的。(2深化改革,转变机制,提高效率,扩大规模,提高产品性能,降低成本,加强竞争能力。国内对企业给予政策和资金扶植,打破国外公司对市场和技术的垄断。(3合理规划,规范市场有序竞争,促进产业结构优化。同时加强行业管理,严格论证,避免低水平重复建设和引进。(4加大打击走私力度,认真实施行业反倾销法规。(5发挥行业协会作用,逐步制定产品和工艺的环保、安全卫生、有毒品、溶剂发散等行业标准和法规,以适应聚氨酯工业的发展和与国际标准接轨,参于国际市场竞争。62015年远景发展设想由以上预测得知,1998年到2005年我国聚氨酯总产量将由77万t 增加到140万t 左右,平均年增长率约10%

23、,按此预测到2015年我国聚氨酯总产量将达到260万t 以上(扣除溶剂应为200万t 左右,届时,主要产品中,软泡约为70万75万t ,硬泡50万t ,弹性体24万t 。主要原料异氰酸酯消耗约80万t ,聚醚多元醇85万t 。聚氨酯工业将完全发展成熟,形成一个原料、助剂、制品、加工机械配套完整,技术先进,生产结构(包括地区配置合理的产业,成为我国国民经济中重要的新材料工业部门。届时我国聚氨酯工业不仅完全立足于国内,而且基本原料、制品还将出口东南亚、甚至欧美,积极参加世界市场竞争。参考文献3Pritchard G .U S Foam Gro wth S l ows ,PU Share to Ri

24、s e .Urethanes Tech -nology ,1999,16(3:454Prywell er J .PU Business Set to Grow .Urethanes Technology ,1999,16(3:125魏文德.有机化工原料大全(第4卷.北京:化学工业出版社,1994.2616Adhas ion Kleben und Dichiten ,2000,44(3:5注:本文数据均引自本行业协会统计资料。收稿日期2001-05-25修回日期2001-07-31Survey of the Status and Development of Polyurethane Industry in ChinaWeng Hanyuan(China Polyurethane Industry Association ,Luoyang 471001A bstract :The status and development of polyurethane industry in China was surveyed .The overseas development trend of polyurethane industry and its