聚氨酯专家讲座连载

鱼泪寒冰 · 发表于 2010-9-13 19:15:02

第一讲  聚氨酯的发展史
黄茂松
1、聚氨酯(PU)材料简介
聚氨酯是一种由多异氰酸酯（OCN-R-NCO）和多元醇（HO-R1-OH）反应并具有多个氨基甲酸酯（R-NH-C--OR1）链段的有机高分子材料。因聚氨酯分子结构中含有多个氨基甲酸酯（简称氨酯）基团，故称之为聚氨酯。在制造聚氨酯材料时常采用扩链剂，即小分子二元醇和二元胺，前者形成氨基甲酸酯基团，后者形成氨基甲酸酯——脲基团，这两种基团在PU结构中称之为硬段，而由多元醇构成的链段称之为软段。因此聚氨酯是由多个软段和多个硬段以嵌段形式相结合而构成。聚氨酯的塑料性质和强度等性能主要由其硬段性质决定，聚氨酯的橡胶性质和弹性等性能主要由其软段性质决定。PU材料可通过改变不同原料化学结构、规格指标、品种、配方比例制造出具有各种性能和用途的变化多端的制品。PU材料是在目前所有高分子材料中唯一一种在塑料、橡胶、泡沫、纤维、涂料、胶粘剂和功能高分子七大领域均有应有价值的合成高分子材料。由此也决定了PU材料是高分子材料中品种最多、用途最广、发展最快的一种特种有机合成材料。可广泛应用于轻工、建筑、汽车、纺织、机电、船舶、石化、冶金、能源、军工等国民经济各个领域。PU材料的优越性越来越得到凸现、也越来越被人们所接受，因此世界各国竞相加快发展PU工业。
2、世界PU发展简史
PU树脂首先由德国拜耳（Bayer）（PU工业奠基人）教授于1937年发明，至今已有七十年历史。到第二次世界大战结束后，美国、英国从德国获得了PU制造技术。美国在五十年代初率先合成了由环氧丙烷与环氧乙烷共聚醚与TDI构成的PU软泡塑料，这是PU工业发展中一个重大里程碑。即由德国拜尔公司原先采用的多元醇原料来源由煤炭路线转变成低成本的石油路线，从而为PU实现工业化和高速发展奠定了物质基础。
1951年美国用干性油及其衍生物制得了TDI型PU涂料。1953年美国从德国引进了PU胶粘剂制造技术，开发成了以蓖麻油和聚醚多元醇为原料的PU胶粘剂。1953年德国研制成功由聚酯多元醇与NDI构成的液体PU浇注橡胶（CPU）。1957年英国ICI公司开发成了MDI为原料的聚酯型硬质PU泡沫塑料技术。1959年美国杜邦公司成功地开发成PU弹性纤维（Lycra）莱卡。六十年代中期各国相继研制成功PU铺面材料和PU灌浆防水材料。六十年代后期德国Bayer公司和美国相继开发成功RIM（反应注射成型技术）在汽车上的应用。七十年代初热塑性PU弹性体（TPU）研究成功。80年代初PU工程塑料问世，PU工业从此以一个堑新的面貌展现了出来。至八十年代中期，全世界PU消费量已达到400万t/a。到90年代后期消费量快速增加到800万t/a。2005年全球PU消费量猛增到1375万t/a。其中PU主要原料MDI产能达到333万t/a，TDI产能达到198万t/a，聚醚产能达到590万t/a。
  全球PU产品主要发达地区为北美、西欧，亚太（日本、韩国）和中国。产品种类主要包括软泡、硬泡、弹性体、纤维、合成革、胶粘剂、密封剂和涂料等，其中软泡和硬泡比例最大。以北美为例，2004年全年生产PU产量为354万t，其中软泡占36%、硬泡占30%、弹性体占9%，胶粘剂（含密封剂）占13%、涂料占9%。软泡中以家俱、床垫、汽车、地毯为主；硬泡以建筑保温和工业绝热为主。
3、我国PU发展简史
1．PU工业初始开创期（1958年-1978年）
我国PU工业始创于20世纪50年代未，至今已有五十多年历史。1958年大连染料厂研制成异氰酸酯（TDI），1968年建成年产500T生产装置，为我国PU工业开创了条件。六十年代初，江苏省化工研究所等单位研制成了聚醚型PU软质泡沫塑料。同期，我国从国外引进了三条PU软泡生产线，分别装置在上海、北京和山西3个塑料厂。七十年代初江苏所与南京橡胶厂研制成混炼型PU弹性体（MPU），同期天津化工研究院和天津油漆厂研制成PU涂料。上海合成树脂研制成PU胶粘剂，并由上海新光化工厂投入工业化生产。1974年北京建筑工程研究所研制成PU防水材料，江苏所研制成PU防水和灌浆料。1976年江苏省化工厅组织了江苏省化工研究所等单位进行PU跑道胶的技术攻关，并于1978年开始在国内各种类型体育场地大面积推广应用。
我国PU工业在上世纪七十年未以前，虽然有一定工业装置，但规模均不大，当时我国PU树脂全年生产能力仅为1万T左右，产量也只有5000T左右。从五十年代末到七十年未是我国PU工业初始开创阶段。
2．上升发展期（80年初至90年代未）
20世纪80年代随着我国经济政策实施改革开放，八十年代初江苏常州有机合成厂和广州人造革厂从意大利引进了PU合成革生产装置。山东烟台合成革厂从日本引进了PU合成革技术，以后又引进了1万t/aMDI生产装置，并于1984年正式投产成功。同期，甘肃银光化学工业公司引进德国TDI制造技术和设备并于1990年建成2万t/a生产规模。80年代未到90年代末期，国内上海高桥化工三厂，南京金陵石化厂、沈阳石油化工厂及天津石化三厂和锦西化工总厂等单位分别从日本、美国、意大利等国引进了万吨级规模的聚醚生产装置。从而为我国PU工业发展奠定了物质基础。
1984年10月成立了全国PU行业协作组。1994年12月经国家批准，“中国PU工业协会”正式成立。从此，中国PU工业发展发生了巨大变化，至1998年我国PU树脂产量达到77万T。2000年国内MDI产能为3万t，TDI产能为4万t，聚醚多元醇产能为3万t。
3．快速发展期（2000年~    ）
近年来我国PU工业飞速发展，已成为我国化工产业发展中最快的行业之一。2000年~2005年我国PU产量、消费量年均增长率分别为19%、18.8%，产量从100万T增至240万t/a，表现消费量从106.7万t/a增至252万t/a。2005年我国国产MDI产能达到28万t/a，消费量51万t/a。TDI产能达到12万t/a，消费量36万t/a。聚醚多元醇产能达113.5万t/a，消费量88.9万t/a。预测到2010年我国PU产能将达到439万t/a，为全球PU总产能（1690万T）26%。未来5年中国PU产品消费量，将保持15%的年平均增长率，届时，我国将是全球最大PU产品制造和消费中心。
预测到2010年国内MDI产能将达到109万T，需求102.6万T。TDI产能达到57万T，需求57.9万T。聚醚多元醇产能达到130万T，需求103万T。MDI、TDI和聚醚多元醇将是亚洲最大，全球主要的生产基地。
在我国PU工业发展中，烟台万华、甘肃银光、沧州大化、山西蓝星、上海高桥石化、锦西化工、天津石化三厂、金陵石化、山东东大、黎明研究院、江苏化工所、山西化工所、苏州湘园等单位为我国PU工业发展做出了重大贡献。

广告替换^广告替换^广告替换