1、聚氨酯材料介紹 聚氨酯是一種新興的有機(jī)高分子材料,被譽(yù)為“第五大塑料”,因其卓越的性能而被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域。產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及輕工、化工、電子、紡織、醫(yī)療、建筑、建材、汽車、國防、航天、航空等。聚氨酯是指主鏈上含有重復(fù)氨基甲酸酯基團(tuán)(-NHCOO-)的大分子化合物的統(tǒng)稱, 是由眾多原料制成的聚合物。通過改變聚氨酯樹脂原料種類及配方組成,可以大幅改變產(chǎn)品性能,得到不同物性的聚氨酯產(chǎn)品。聚氨酯上游原料包括異氰酸酯(如二苯基甲烷二異氰酸酯, MDI;甲苯二異氰酸酯, TDI)、聚酯多元醇(由多元醇和多元酸反應(yīng)生成,常用的多元酸為已二酸, AA;多元醇為丁二醇, BG,乙二醇, EG)、聚醚多元醇等,輔料包括溶劑(如二甲基甲酰胺, DMF)、擴(kuò)鏈劑、催化劑、發(fā)泡劑等。聚氨酯制品的特點(diǎn)主要包括:性能可調(diào)范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng);耐磨性能好;機(jī)械強(qiáng)度大;粘接性能好;彈性好,具有優(yōu)良的復(fù)原性;低溫環(huán)境柔性好;耐候性好,使用壽命 20 年以上;耐油性好;耐生物老化性能好。
2、聚氨酯制品及主要分類情況 數(shù)據(jù)來源:公開資料整理 注: MDA 指二氨基二苯基甲烷; MDI 指二苯基甲烷二異氰酸酯; TDI 指甲苯二異氰酸酯。 聚氨酯制品種類眾多,主要的分類包括:聚氨酯泡沫塑料(包括硬質(zhì)泡沫、軟質(zhì)泡沫等)、革用聚氨酯(PU 漿料)、聚氨酯彈性體、聚氨酯涂料、聚氨酯密封劑和聚氨酯粘合劑、聚氨酯纖維(氨綸)等。聚氨酯泡沫塑料,是異氰酸酯和羥基化合物經(jīng)聚合發(fā)泡制成,按其硬度可分為硬質(zhì)泡沫、軟質(zhì)泡沫等。聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯制品的主要品種之一,其主要特征是多孔性,因而相對(duì)密度小。聚氨酯軟泡的主要功能是緩沖,因此常用于沙發(fā)家具、枕頭、坐墊、玩具、服裝和隔音內(nèi)襯;聚氨酯硬泡主要用于絕熱保溫、冷藏冷凍設(shè)備及冷庫、絕熱板材、墻體保溫、管道保溫、儲(chǔ)罐的絕熱等。革用聚氨酯(PU 漿料)是生產(chǎn)合成革的主要原材料。合成革是以毛布為底基,以 PU 漿料為涂料制成,由于其具有色彩豐富、材質(zhì)彈性好、紋理自然、手感柔軟、外觀真皮感強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用在服裝、箱包、鞋類、家具等消費(fèi)行業(yè)。 聚氨酯彈性體為聚合物主鏈上含有較多的氨基甲酸酯基團(tuán)的系列彈性體材料,是對(duì)其施加的外力消除后復(fù)原性較好的一種高分子材料。聚氨酯彈性體按照工藝不同,可分為熱塑型聚氨酯彈性體(TPU)、澆注型聚氨酯彈性體(CPU)和混煉型聚氨酯彈性體(MPU)。聚氨酯彈性體既有熱塑性塑料的易加工性能,又具有熱固性橡膠的性能,主要體現(xiàn)在抗撕裂性強(qiáng)、彎曲性能優(yōu)秀、抗張強(qiáng)度及斷裂伸長率高、長期壓縮變形率低、低溫下仍保持良好的彈性、防滑性能和耐磨性突出等,被廣泛地用于鞋材(鞋底料)、電纜、復(fù)合材料服裝、汽車、醫(yī)療、管材、薄膜等眾多行業(yè)。聚氨酯涂料是目前較常見的一類涂料, 可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料,應(yīng)用范圍也很廣,主要應(yīng)用于木器涂料、汽車修補(bǔ)涂料、防腐涂料、地坪漆、電子涂料、特種涂料、聚氨酯防水涂料等。除上述應(yīng)用外,聚氨酯還廣泛地用于密封劑、粘合劑、氨綸等。
3、全球聚氨酯行業(yè)發(fā)展情況 聚氨酯產(chǎn)品具有良好的物理性能,應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,因此在全球范圍內(nèi)取得了快速發(fā)展。目前,亞太地區(qū)、北美和西歐是全球最主要的聚氨酯產(chǎn)銷地區(qū),合計(jì)的消費(fèi)量占到全球總量的 85%以上, 其中亞太地區(qū)已經(jīng)是全球最大的聚氨酯消費(fèi)市場,占全球市場份額的約 45%;其次是北美和西歐,合計(jì)占全球市場的約40%。由于北美和西歐的市場已經(jīng)漸趨飽和,因此近幾年以及未來聚氨酯發(fā)展的重點(diǎn)將集中在亞太地區(qū)。此外,在其他新興國家如印度、巴西、墨西哥等,聚氨酯在建筑、服裝、家具等行業(yè)中的應(yīng)用需求也越來越大。從全球聚氨酯行業(yè)發(fā)展總量和發(fā)展速度看, 聚氨酯于 20 世紀(jì) 50 年代開始工業(yè)化生產(chǎn),之后產(chǎn)量開始快速增長,在 80 年代開始進(jìn)入調(diào)整發(fā)展階段, 90 年代基本處于相對(duì)平穩(wěn)的持續(xù)增長狀態(tài)。 根據(jù)中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 2002 年全球聚氨酯制品總產(chǎn)量約1,129 萬噸, 2007 年增長到 1,592 萬噸,年復(fù)合增長率為 7.1%。受金融危機(jī)的影響, 2008 年全球聚氨酯產(chǎn)量比 2007 年略有增長, 2009 年則產(chǎn)量下降,但在 2010年開始產(chǎn)量恢復(fù)并持續(xù)增長, 2015 年全球產(chǎn)量達(dá)到 2,164 萬噸,預(yù)計(jì)未來幾年全球聚氨酯產(chǎn)量增幅將超過 5%。 2002-2015 年全球聚氨酯行業(yè)產(chǎn)量(單位:萬噸) 數(shù)據(jù)來源:公開資料、智研咨詢整理 目前全球聚氨酯(含聚氨酯原料)行業(yè)主要的生產(chǎn)企業(yè)包括:萬華化學(xué)(中國)、巴斯夫(德國)、科思創(chuàng)(德國)、陶氏化學(xué)(美國)、亨斯邁(美國)等公司。近年來,由于對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重視,越來越多更加環(huán)保的制作工藝在聚氨酯行業(yè)內(nèi)推廣使用。預(yù)計(jì)在未來,隨著全球市場的擴(kuò)張以及制作工藝上的技術(shù)升級(jí)將給整個(gè)聚氨酯行業(yè)帶來巨大的增長機(jī)會(huì)。
4、全球聚氨酯主要原料情況 制造聚氨酯的主要原料包括:二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇、聚酯多元醇等。此外,二甲基甲酰胺(DMF)作為輔料,是溶劑型聚氨酯產(chǎn)品使用的主要溶劑。聚氨酯主要原料、輔料為大宗化工產(chǎn)品,生產(chǎn)技術(shù)均較為成熟、產(chǎn)品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化,主要的生產(chǎn)和消費(fèi)區(qū)域集中在歐美和亞洲地區(qū)。目前全球的 MDI 產(chǎn)能主要集中在西歐、美國和東亞地區(qū),其中西歐和美國的 MDI 產(chǎn)品起步較早, 市場成熟, 東亞則成為近年來 MDI 產(chǎn)能增長最快的地區(qū)。MDI 行業(yè)的產(chǎn)能集中度很高,全球主要有 8 家較大規(guī)模的 MDI 生產(chǎn)企業(yè),分別是萬華化學(xué)(中國)、巴斯夫(德國)、科思創(chuàng)(德國)、亨斯邁(美國)、陶氏化學(xué)(美國)、三井化學(xué)(日本)、東曹公司(日本)和錦湖三井公司(韓國)。 2015年全球 MDI 總產(chǎn)能約為 751 萬噸。目前全球聚醚多元醇總產(chǎn)能約 1,000 萬噸,生產(chǎn)主要集中在西歐、美國和中國,主要生產(chǎn)商有陶氏化學(xué)(美國)、科思創(chuàng)(德國)、巴斯夫(德國)等公司。聚酯多元醇主要為聚氨酯生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)聚氨酯的中間品。 目前對(duì)外銷售的主要廠商有斯泰潘(美國)等化學(xué)企業(yè)。
5、我國聚氨酯行業(yè)整體發(fā)展概況 我國聚氨酯起步于 20 世紀(jì) 50 年代末、 60 年代初,發(fā)展初期是以生產(chǎn)聚氨酯原料為主。 1962 年我國建成了年產(chǎn) 500 噸的甲苯二異氰酸酯(TDI) 生產(chǎn)裝置,奠定了我國聚氨酯及聚氨酯原料工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。 1963 年我國成功開發(fā)一步法聚醚型聚氨酯軟泡生產(chǎn)工藝,并于 1966 年建成國產(chǎn)聚氨酯軟泡生產(chǎn)裝置。 20 世紀(jì) 70 年代中期我國有了一定規(guī)模的小工業(yè)裝置生產(chǎn)。至 1978 年,我國聚氨酯制品生產(chǎn)能力為 1.1 萬噸,實(shí)際產(chǎn)量約為 0.5 萬噸。這一時(shí)期為我國聚氨酯行業(yè)的初創(chuàng)階段。20 世紀(jì) 80 年代我國陸續(xù)從日本、歐洲等國家引進(jìn)聚氨酯行業(yè)先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)和裝置,聚氨酯工業(yè)開始高速發(fā)展,年產(chǎn)量增長速度超過 20%。在 20 世紀(jì)90 年代,隨時(shí)我國經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)快速發(fā)展,聚氨酯作為新型多功能、先進(jìn)的高分子材料,具有橡膠和塑料的雙重優(yōu)點(diǎn),尤其是在隔熱、隔音、耐磨、耐油、彈性、撓曲性等方面具有其它合成材料無法比擬的優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用范圍很廣泛。目前,我國是全球最大的聚氨酯生產(chǎn)、消費(fèi)國。根據(jù)中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 我國 2000 年聚氨酯產(chǎn)量約 100 萬噸, 占當(dāng)年全球總量約 10%; 而到 2013年我國聚氨酯產(chǎn)銷量已達(dá)到約 870 萬噸,占全球總量 40%以上。 2015 年我國聚氨酯產(chǎn)銷量已經(jīng)超過 1,000 萬噸,約占全球總量的 46%。隨著建筑節(jié)能、汽車、家電、服裝、家具等產(chǎn)業(yè)的消費(fèi)升級(jí),聚氨酯應(yīng)用規(guī)模和領(lǐng)域不斷增加。根據(jù)中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),預(yù)計(jì) 2016 年至 2018 年聚氨酯產(chǎn)消量年均增長率將保持在 8%以上。我國目前聚氨酯的主要應(yīng)用領(lǐng)域是聚氨酯泡沫(包括硬質(zhì)、軟質(zhì)等)、革用聚氨酯、涂料和彈性體等。從聚氨酯應(yīng)用來看, 2015 年度聚氨酯消耗量的具體情況為:聚氨酯泡沫 406 萬噸,革用聚氨酯 194 萬噸,涂料 165 萬噸,彈性體86 萬噸,粘合劑 60 萬噸,鞋底原液 50 萬噸,氨綸 48 萬噸。 2015 年我國聚氨酯制品的生產(chǎn)消費(fèi)用途分布 數(shù)據(jù)來源:公開資料、智研咨詢整理 從聚氨酯產(chǎn)能區(qū)域布局看,我國聚氨酯產(chǎn)業(yè)布局已基本形成,主要有:以上海為中心的長三角地區(qū);以煙臺(tái)、天津?yàn)橹行牡沫h(huán)渤海地區(qū);以廣州為中心的珠三角地區(qū); 以重慶為中心的西南地區(qū)以及以福建泉州為中心的海西經(jīng)濟(jì)區(qū)等聚氨酯產(chǎn)業(yè)聚集地區(qū)。