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聚氨酯是重要的化工新材料，因其性能卓越、用途多樣被譽為“第五大塑料”。目前中國已成為全球最大的聚氨酯原材料和制品生產基地，以及聚氨酯應用領域最全的地區(qū)。
聚氨酯擴鏈劑作為聚氨酯的關鍵助劑，在聚氨酯材料合成中助力擴鏈和交聯(lián)兩種化學反應，以實現(xiàn)高性能、高質量的聚氨酯材料生產，例如增強聚氨酯材料制品的韌性、彈性、抗撕裂程度、耐溫、耐油、耐候性和耐腐蝕性等物理和化學綜合性能。
一、聚氨酯擴鏈劑的作用與分類
聚氨酯擴鏈劑一般分為胺類、醇類、醇胺類，從使用工藝體系和性能結構上看，主要以二胺類和二醇類為主。傳統(tǒng)二醇類擴鏈劑如乙二醇、1,4-丁二醇、一縮二乙二醇等，對聚氨酯產品性能提升有限，為普通型擴鏈劑。對聚氨酯材料性能提升明顯的擴鏈劑主要是芳香族二胺、芳香族二醇兩大類，稱之為高性能擴鏈劑，其特征是含剛性苯環(huán)，可以賦予聚氨酯特別是彈性體材料優(yōu)異的強度、耐磨性、耐介質等性能。
芳香族二胺類擴鏈劑不僅是合成聚氨酯彈性體系列材料不可或缺的關鍵助劑，也是環(huán)氧樹脂的固化劑，還可用于合成高耐熱的聚酰亞胺工程塑料，是當前使用最普遍、最廣泛、數(shù)量最大的高性能聚氨酯擴鏈劑。
常用的芳香族二胺類擴鏈劑主要有3,3'-二氯-4,4'-二苯基甲烷二胺(MOCA：Ⅰ型、Ⅱ型、耐高溫等)、1,3-丙二醇雙(4-氨基苯甲酸酯)(740M)、4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(M-CDEA)、聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯(P-1000、P-650、P-250等)、3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA，又稱E-100)、3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA，又稱E-300)等產品。
MOCA擴鏈劑為我國最早投入產業(yè)化生產的專業(yè)型高性能擴鏈劑，是目前用量最大的聚氨酯擴鏈劑，特別在澆注型聚氨酯彈性體等領域更是不可或缺。目前國內比較知名的MOCA生產企業(yè)有蘇州湘園新材料股份有限公司(子公司江蘇湘園化工公司)、淮北市星光新材料科技有限公司、山東崇舜新材料科技有限公司、濟寧市金泰利華化工科技有限公司(原濱海明昇化工有限公司)、池州天賜高新材料有限公司，另外還有臺灣雙邦實業(yè)股份有限公司、臺灣三晃股份有限公司、日本和歌山精化工業(yè)株式會社。
二、聚氨酯擴鏈劑的發(fā)展現(xiàn)狀
我國聚氨酯擴鏈劑行業(yè)發(fā)展基礎相對薄弱。本世紀以來，以湘園新材料為代表的一批本土聚氨酯擴鏈劑企業(yè)經過多年的研發(fā)和技術積累，成功打破國外壟斷，部分聚氨酯擴鏈劑產品性能已達到國際同類產品水平。
作為使用最為廣泛的胺類聚氨酯擴鏈劑，MOCA的生產工藝成熟、性能穩(wěn)定、成本適中、反應速度適宜，在下游應用尤其是甲苯二異氰酸酯(TDI)體系的澆注型彈性體領域積累了大量成熟的聚氨酯制品配方。MOCA的穩(wěn)定性和功能性經過多年來的市場和客戶實踐檢驗，性價比較高，在行業(yè)內仍具有不可替代的作用，而且應用領域還在不斷延伸擴展。
《聚氨酯工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃建議》提出，除應擴大優(yōu)質擴鏈劑MOCA生產規(guī)模外，還應加大新型擴鏈劑MCDEA、E-100、HER、HQEE等產品的推廣應用。在MOCA系列產品基礎上，隨著聚氨酯材料和制品需求的多樣化，其他新型擴鏈劑產品也不斷涌現(xiàn)，與MOCA產品形成差異化布局。
隨著技術研發(fā)的持續(xù)推進，高性能芳香族擴鏈劑新型產品在反應速度、耐高溫性、操作性、安全環(huán)保等方面具有特定優(yōu)勢，在新能源、軍工、醫(yī)療等新興領域的應用逐步成熟，用量不斷提升。如P-1000、P650、P250、740M，由于其綠色、環(huán)保、無毒的特性，逐步在多個領域打開了應用市場。近年來隨著更為環(huán)保的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)體系的發(fā)展壯大，與MDI體系具有較好配伍性的高性能芳香族二醇類擴鏈劑如HQEE、HER等的使用規(guī)模逐步增長，賦予聚氨酯彈性體優(yōu)異的耐熱性和撕裂強度等特異性能，除了制造澆注型制品，還可生產高性能熱塑性彈性體制品，可以降解回用。在發(fā)達國家和部分聚氨酯材料性能要求較高的應用領域，740M、HQEE、HER等擴鏈劑正在深化應用。新型擴鏈劑在特定的細分領域具有差異化的優(yōu)勢，技術門檻相對較高，目前國內市場尚處于應用推廣階段。
三、聚氨酯擴鏈劑行業(yè)的發(fā)展格局
北美和西歐的聚氨酯產業(yè)經過了數(shù)十年的發(fā)展積累，市場已經較為成熟，對聚氨酯制品的性能要求較高，相比MOCA而言，新型擴鏈劑較的需求增長更快。
亞太地區(qū)及其他新興國家聚氨酯消費量大，正成為全球聚氨酯需求增長的主要動力。其中亞太地區(qū)已經是全球最大的聚氨酯消費市場，占全球市場總份額約48%。未來這部分地區(qū)仍將對高性價比的MOCA保持較高需求。
我國聚氨酯擴鏈劑行業(yè)的技術起步總體晚于西方發(fā)達國家，但是發(fā)展速度很快。目前中國是世界最大的聚氨酯擴鏈劑生產國和使用國，生產的高性能擴鏈劑產品一半以上用于國內，近40%的產量用于出口。
其中，湘園新材料子公司江蘇湘園現(xiàn)有1萬噸/年連續(xù)化MOCA生產線，相繼開發(fā)了740M、HQEE、HER、311、401、CD系列等1.6萬噸/年新型擴鏈劑生產裝置，擁有以MOCA為代表的四大系列16個新型聚氨酯擴鏈劑產品，合計產能達2.6萬噸/年，為我國產能最大的聚氨酯擴鏈劑生產企業(yè)。
四、聚氨酯擴鏈劑下游現(xiàn)狀及發(fā)展方向
聚氨酯擴鏈劑作為聚氨酯材料的重要助劑，主要應用于聚氨酯材料中的CASE體系(包括涂料、膠黏劑、密封膠和彈性體)。近年來聚氨酯彈性體已在汽車、礦山、印刷、裝備、機械加工、體育、交通等多個領域實現(xiàn)對橡膠、塑料、金屬等的應用替代。根據(jù)相關機構的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年中國聚氨酯CASE(彈性體、涂料、合成革漿料、密封和膠黏劑)消費量為777萬噸，2016～2021年年均增長率達到11.5%。
2016年中國聚氨酯彈性體產量為92.5萬噸，2021年產量達到150萬噸，年復合增長率為10.2%，消費量年均復合增長率為12.5%。預計到2025年，我國聚氨酯彈性體產量將達到205.9萬噸，仍保持高速發(fā)展態(tài)勢。
從全球范圍來看，2016年全球聚氨酯彈性體產量達到252萬噸，2021年達353.9萬噸，年復合增長率為7%。預計到2025年，全球聚氨酯彈性體產量將達到449.5萬噸，呈快速穩(wěn)步發(fā)展趨勢。
隨著生產規(guī)模的逐漸擴大，聚氨酯彈性體產品成本更低，品種也更多樣化，市場需求提升，產業(yè)發(fā)展迅速。“十四五”期間，CASE行業(yè)要大力推動產品向水性化、無溶劑、高固含量方向發(fā)展;加大CASE用基礎原材料結構設計和合成技術研發(fā)，重點關注聚天門冬氨酸酯聚脲的應用;著力開展水性化基礎理論和工程技術研究;提升產品性能，開發(fā)功能型新產品，拓寬應用領域，推廣彈性體類產品在軌道交通、高速公路、橋梁隧道、電力傳輸?shù)刃滦突A設施建設領域及醫(yī)療領域的應用;推廣零甲醛添加人造板用聚氨酯膠黏劑的技術應用;開發(fā)差異化、功能性、高附加值氨綸產品;加強聚氨酯防水材料結構、性能、耐久年限關聯(lián)性研究和應用技術研究;推廣聚氨酯材料在裝配式建筑中的應用。
五、聚氨酯擴鏈劑行業(yè)“十四五”發(fā)展趨勢
從全球范圍來看，建筑領域、汽車工業(yè)、電子智能設備、新能源和環(huán)保產業(yè)的快速發(fā)展極大地拉動了聚氨酯產品的需求。全球聚氨酯巨頭持續(xù)創(chuàng)新技術和應用，將繼續(xù)推動新型聚氨酯產品研發(fā)生產。隨著聚氨酯制品在下游終端市場應用領域和范圍的擴大，對于聚氨酯制品的多樣化需求將推動聚氨酯關鍵擴鏈劑持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。
業(yè)內專家分析，全球范圍內對聚氨酯的需求將以每年4.5%的速度增長，其中在制冷、鞋業(yè)、紡織、休閑等領域，聚氨酯需求的年均增長率約為5.7%，家具、寢具和工業(yè)產品領域的需求增長稍低，預計每年為3.3%左右。而亞太地區(qū)新興國家因受由創(chuàng)新技術拓展下游應用的支撐，對聚氨酯的需求每年將會達到兩位數(shù)的增長。
目前聚氨酯擴鏈劑已經成為國家重大基礎設施項目所必需的聚氨酯原材料之一。聚氨酯擴鏈劑行業(yè)正在加大創(chuàng)新投入，向環(huán)保、高效、高質量方向發(fā)展，圍繞航空航天、電子信息、新能源、汽車、高鐵、軌道交通、高速公路、大型橋梁、醫(yī)療保健以及國防軍工等行業(yè)需求，加快新型聚氨酯擴鏈劑技術成果轉化應用，提升聚氨酯整體產業(yè)發(fā)展水平。
聚氨酯擴鏈劑行業(yè)“十四五”發(fā)展方向，一是開發(fā)高質量、更具環(huán)保性能的綠色擴鏈劑產品，不僅在生產過程要清潔無污染，而且要在使用過程中安全環(huán)保綠色，推動聚氨酯制品制造過程的綠色化。二是進一步拓展現(xiàn)有擴鏈劑產品的用途，讓現(xiàn)有的專業(yè)擴鏈劑煥發(fā)新的應用活力。國內部分聚氨酯擴鏈劑企業(yè)的工藝技術水平已經和跨國公司相當，但還需要進一步加強應用研究，讓更多用戶認識到產品的優(yōu)越性，特別是推廣操作方便、性能優(yōu)良的液態(tài)芳香族二胺產品，并且發(fā)揮擴鏈劑的復配協(xié)同效應，節(jié)能降耗、降低成本。三是根據(jù)市場需求進一步研發(fā)新產品，為聚氨酯行業(yè)提供更合適、更高質量的產品，滿足下游市場的需求，擴大應用范圍。
