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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(yù)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(chǎn)基地，以及聚氨酯應(yīng)用領(lǐng)域最全的地區(qū)。
聚氨酯擴(kuò)鏈劑作為聚氨酯的關(guān)鍵助劑，在聚氨酯材料合成中助力擴(kuò)鏈和交聯(lián)兩種化學(xué)反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)高性能、高質(zhì)量的聚氨酯材料生產(chǎn)，例如增強(qiáng)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(xué)綜合性能。
一、聚氨酯擴(kuò)鏈劑的作用與分類
聚氨酯擴(kuò)鏈劑一般分為胺類、醇類、醇胺類，從使用工藝體系和性能結(jié)構(gòu)上看，主要以二胺類和二醇類為主。傳統(tǒng)二醇類擴(kuò)鏈劑如乙二醇、1,4-丁二醇、一縮二乙二醇等，對(duì)聚氨酯產(chǎn)品性能提升有限，為普通型擴(kuò)鏈劑。對(duì)聚氨酯材料性能提升明顯的擴(kuò)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(kuò)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(qiáng)度、耐磨性、耐介質(zhì)等性能。
芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑不僅是合成聚氨酯彈性體系列材料不可或缺的關(guān)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(dāng)前使用最普遍、最廣泛、數(shù)量最大的高性能聚氨酯擴(kuò)鏈劑。
常用的芳香族二胺類擴(kuò)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(duì)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(chǎn)品。
MOCA擴(kuò)鏈劑為我國最早投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的專業(yè)型高性能擴(kuò)鏈劑，是目前用量最大的聚氨酯擴(kuò)鏈劑，特別在澆注型聚氨酯彈性體等領(lǐng)域更是不可或缺。目前國內(nèi)比較知名的MOCA生產(chǎn)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(jì)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(tái)灣雙邦實(shí)業(yè)股份有限公司、臺(tái)灣三晃股份有限公司、日本和歌山精化工業(yè)株式會(huì)社。
二、聚氨酯擴(kuò)鏈劑的發(fā)展現(xiàn)狀
我國聚氨酯擴(kuò)鏈劑行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)相對(duì)薄弱。本世紀(jì)以來，以湘園新材料為代表的一批本土聚氨酯擴(kuò)鏈劑企業(yè)經(jīng)過多年的研發(fā)和技術(shù)積累，成功打破國外壟斷，部分聚氨酯擴(kuò)鏈劑產(chǎn)品性能已達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。
作為使用最為廣泛的胺類聚氨酯擴(kuò)鏈劑，MOCA的生產(chǎn)工藝成熟、性能穩(wěn)定、成本適中、反應(yīng)速度適宜，在下游應(yīng)用尤其是甲苯二異氰酸酯(TDI)體系的澆注型彈性體領(lǐng)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(jīng)過多年來的市場(chǎng)和客戶實(shí)踐檢驗(yàn)，性價(jià)比較高，在行業(yè)內(nèi)仍具有不可替代的作用，而且應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷延伸擴(kuò)展。
《聚氨酯工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃建議》提出，除應(yīng)擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)擴(kuò)鏈劑MOCA生產(chǎn)規(guī)模外，還應(yīng)加大新型擴(kuò)鏈劑MCDEA、E-100、HER、HQEE等產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。在MOCA系列產(chǎn)品基礎(chǔ)上，隨著聚氨酯材料和制品需求的多樣化，其他新型擴(kuò)鏈劑產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)，與MOCA產(chǎn)品形成差異化布局。
隨著技術(shù)研發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，高性能芳香族擴(kuò)鏈劑新型產(chǎn)品在反應(yīng)速度、耐高溫性、操作性、安全環(huán)保等方面具有特定優(yōu)勢(shì)，在新能源、軍工、醫(yī)療等新興領(lǐng)域的應(yīng)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(gè)領(lǐng)域打開了應(yīng)用市場(chǎng)。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(kuò)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(qiáng)度等特異性能，除了制造澆注型制品，還可生產(chǎn)高性能熱塑性彈性體制品，可以降解回用。在發(fā)達(dá)國家和部分聚氨酯材料性能要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域，740M、HQEE、HER等擴(kuò)鏈劑正在深化應(yīng)用。新型擴(kuò)鏈劑在特定的細(xì)分領(lǐng)域具有差異化的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)門檻相對(duì)較高，目前國內(nèi)市場(chǎng)尚處于應(yīng)用推廣階段。
三、聚氨酯擴(kuò)鏈劑行業(yè)的發(fā)展格局
北美和西歐的聚氨酯產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展積累，市場(chǎng)已經(jīng)較為成熟，對(duì)聚氨酯制品的性能要求較高，相比MOCA而言，新型擴(kuò)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(fèi)量大，正成為全球聚氨酯需求增長的主要?jiǎng)恿ΑＦ渲衼喬貐^(qū)已經(jīng)是全球最大的聚氨酯消費(fèi)市場(chǎng)，占全球市場(chǎng)總份額約48%。未來這部分地區(qū)仍將對(duì)高性價(jià)比的MOCA保持較高需求。
我國聚氨酯擴(kuò)鏈劑行業(yè)的技術(shù)起步總體晚于西方發(fā)達(dá)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(kuò)鏈劑生產(chǎn)國和使用國，生產(chǎn)的高性能擴(kuò)鏈劑產(chǎn)品一半以上用于國內(nèi)，近40%的產(chǎn)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(chǎn)線，相繼開發(fā)了740M、HQEE、HER、311、401、CD系列等1.6萬噸/年新型擴(kuò)鏈劑生產(chǎn)裝置，擁有以MOCA為代表的四大系列16個(gè)新型聚氨酯擴(kuò)鏈劑產(chǎn)品，合計(jì)產(chǎn)能達(dá)2.6萬噸/年，為我國產(chǎn)能最大的聚氨酯擴(kuò)鏈劑生產(chǎn)企業(yè)。
四、聚氨酯擴(kuò)鏈劑下游現(xiàn)狀及發(fā)展方向
聚氨酯擴(kuò)鏈劑作為聚氨酯材料的重要助劑，主要應(yīng)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(jī)械加工、體育、交通等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)橡膠、塑料、金屬等的應(yīng)用替代。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)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(fèi)量為777萬噸，2016～2021年年均增長率達(dá)到11.5%。
2016年中國聚氨酯彈性體產(chǎn)量為92.5萬噸，2021年產(chǎn)量達(dá)到150萬噸，年復(fù)合增長率為10.2%，消費(fèi)量年均復(fù)合增長率為12.5%。預(yù)計(jì)到2025年，我國聚氨酯彈性體產(chǎn)量將達(dá)到205.9萬噸，仍保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。
從全球范圍來看，2016年全球聚氨酯彈性體產(chǎn)量達(dá)到252萬噸，2021年達(dá)353.9萬噸，年復(fù)合增長率為7%。預(yù)計(jì)到2025年，全球聚氨酯彈性體產(chǎn)量將達(dá)到449.5萬噸，呈快速穩(wěn)步發(fā)展趨勢(shì)。
隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，聚氨酯彈性體產(chǎn)品成本更低，品種也更多樣化，市場(chǎng)需求提升，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。“十四五”期間，CASE行業(yè)要大力推動(dòng)產(chǎn)品向水性化、無溶劑、高固含量方向發(fā)展;加大CASE用基礎(chǔ)原材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合成技術(shù)研發(fā)，重點(diǎn)關(guān)注聚天門冬氨酸酯聚脲的應(yīng)用;著力開展水性化基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)研究;提升產(chǎn)品性能，開發(fā)功能型新產(chǎn)品，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，推廣彈性體類產(chǎn)品在軌道交通、高速公路、橋梁隧道、電力傳輸?shù)刃滦突A(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域及醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用;推廣零甲醛添加人造板用聚氨酯膠黏劑的技術(shù)應(yīng)用;開發(fā)差異化、功能性、高附加值氨綸產(chǎn)品;加強(qiáng)聚氨酯防水材料結(jié)構(gòu)、性能、耐久年限關(guān)聯(lián)性研究和應(yīng)用技術(shù)研究;推廣聚氨酯材料在裝配式建筑中的應(yīng)用。
五、聚氨酯擴(kuò)鏈劑行業(yè)“十四五”發(fā)展趨勢(shì)
從全球范圍來看，建筑領(lǐng)域、汽車工業(yè)、電子智能設(shè)備、新能源和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展極大地拉動(dòng)了聚氨酯產(chǎn)品的需求。全球聚氨酯巨頭持續(xù)創(chuàng)新技術(shù)和應(yīng)用，將繼續(xù)推動(dòng)新型聚氨酯產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)。隨著聚氨酯制品在下游終端市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域和范圍的擴(kuò)大，對(duì)于聚氨酯制品的多樣化需求將推動(dòng)聚氨酯關(guān)鍵擴(kuò)鏈劑持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。
業(yè)內(nèi)專家分析，全球范圍內(nèi)對(duì)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(lǐng)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(chǎn)品領(lǐng)域的需求增長稍低，預(yù)計(jì)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(shù)拓展下游應(yīng)用的支撐，對(duì)聚氨酯的需求每年將會(huì)達(dá)到兩位數(shù)的增長。
目前聚氨酯擴(kuò)鏈劑已經(jīng)成為國家重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目所必需的聚氨酯原材料之一。聚氨酯擴(kuò)鏈劑行業(yè)正在加大創(chuàng)新投入，向環(huán)保、高效、高質(zhì)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(kuò)鏈劑技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，提升聚氨酯整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。
聚氨酯擴(kuò)鏈劑行業(yè)“十四五”發(fā)展方向，一是開發(fā)高質(zhì)量、更具環(huán)保性能的綠色擴(kuò)鏈劑產(chǎn)品，不僅在生產(chǎn)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(dòng)聚氨酯制品制造過程的綠色化。二是進(jìn)一步拓展現(xiàn)有擴(kuò)鏈劑產(chǎn)品的用途，讓現(xiàn)有的專業(yè)擴(kuò)鏈劑煥發(fā)新的應(yīng)用活力。國內(nèi)部分聚氨酯擴(kuò)鏈劑企業(yè)的工藝技術(shù)水平已經(jīng)和跨國公司相當(dāng)，但還需要進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)用研究，讓更多用戶認(rèn)識(shí)到產(chǎn)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(chǎn)品，并且發(fā)揮擴(kuò)鏈劑的復(fù)配協(xié)同效應(yīng)，節(jié)能降耗、降低成本。三是根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)一步研發(fā)新產(chǎn)品，為聚氨酯行業(yè)提供更合適、更高質(zhì)量的產(chǎn)品，滿足下游市場(chǎng)的需求，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
