聚氨酯（PUR）是由異氰酸酯與多元醇反應而製成的一種具有氨基甲酸酯鏈段重複結構單元的聚合物。PUR製品分為發泡製品和非發泡製品兩大類，發泡製品有軟質、硬質、半硬質PUR泡沫塑膠；非發泡製品包括塗料、粘合劑、合成皮革、彈性體和彈性纖維等。PUR材料性能優異，用途廣泛，製品種類多，其中尤以PUR泡沫塑膠的用量最為廣泛。
基本介紹
- 中文名：聚氨酯
- 外文名：pur
- 屬於：異氰酸酯與多元醇反應而製成
- 分為：發泡製品和非發泡製品
工業生產狀況,市場需求狀況,技術進展狀況,
工業生產狀況
我國PUR泡沫塑膠的生產始於20世紀50年代，主要產品是軟質泡沫塑膠。PUR泡沫塑膠工業發展至今已有40餘年，60年代中期，我國開始生產硬質PUR泡沫塑膠，主要用於船舶、冷庫、石油化工管道的保溫等。到70年代中期，生產廠家僅有10餘家，生產能力約1.5萬t/a，實際年產量約3kt。80年代是我國PUR泡沫塑膠高速增長的階段，製品產量不斷增長，年增長率達25%。90年代，我國PUR基本原料、助劑及製品得到了快速發展，引進了180～200套先進的發泡設備，大幅度提高了泡沫塑膠製品的生產能力和年產量，使生產能力提高到20萬t/a以上，PUR泡沫塑膠的年均增長率為20%～30%。1994年實際產量約10萬t，其中軟質泡沫塑膠約6萬t，硬質泡沫塑膠約4萬t。1999年我國PUR泡沫塑膠產量已達到19.5萬t，其中軟質泡沫塑膠12萬t，硬質泡沫塑膠7.5萬t。2001年我國PUR泡沫塑膠的產量已達到55萬t，占PUR總產量的60%以上，其中軟質泡沫塑膠為35萬t，硬質泡沫塑膠為20萬t。2002年我國PUR泡沫塑膠產量（規模以上企業）達到66.84萬t，創歷史新高，同比增長21.5%，是各類塑膠製品中增長較快的一類，其產量約占塑膠製品總產量的5.3%。2003年我國PUR泡沫塑膠的產量達到近80萬t。
泡沫塑膠是塑膠製品中的重要類別，品種繁多，在工業、農業、建築業和日常生活中具有廣泛的用途。隨著石油化工和塑膠製品業的迅速發展，我國PUR泡沫塑膠的產量增長較快，根據哥本哈根國際會議禁用氟利昂發泡劑的決議，我國必須加快尋找其替代品的步伐，儘早實現全部替代。同時要開發高阻燃性、低煙霧PUR泡沫塑膠，加強結構發泡和高承載PUR泡沫塑膠的研製和推廣套用，為各行業在新世紀的發展提供有力的支撐和保障。
目前我國有PUR泡沫塑膠生產企業近300家，大多數為小型企業。2002年產量在5kt以上的PUR企業有11家；超過10萬t的PUR企業僅有2家。2002年無錫市興達泡塑新材料有限公司的PUR泡沫塑膠產量達到18.58萬t，約占全國總產量的27.8%，居全國首位；其次是寧波新橋化工有限公司．2002年的PUR產量為10.06萬t，約占全國總產量的15.1%。
從原料產量來看，隨著90年代我國萬噸級大型異氰酸酯和聚醚設備的引進，我國PUR工業步入了快速發展階段。至1998年PUR原料產量達29.8萬t，製品總產量達65萬t。1989～1998年間PUR原料產量的年均增長率達28%，PUR製品的年均增長率達23%，原料和製品品種分別增加到200多種，品質、套用範圍、科研開發水平和能力全面提升，部分接近或達到國際水平。2001年PUR原料產量為43萬t，PUR製品產量達到100萬t。PUR工業體系已初步形成。
我國在PUR泡沫塑膠生產技術和產品種類方面也取得較大進展。軟質塊狀PUR泡沫塑膠從拱頂法發泡改為平頂法發泡和垂直發泡，提高了泡沫塑膠的利用率，減少了廢料，而且品種日趨多樣化，除不同密度與硬度的系列產品外，還可進一步加工製得複合泡沫塑膠、多層貼合泡沫塑膠、功能泡沫塑膠，如黑色泡沫塑膠、吸音泡沫塑膠、阻燃泡沫塑膠、抗靜電泡沫塑膠、防輻射泡沫塑膠、家庭洗滌用仿天然海綿泡沫塑膠、網狀泡沫塑膠等。隨著我國經濟的發展，PUR泡沫塑膠的年增長率將以二位數上升，發展方向將集中於低成本的低密度產品。
市場需求狀況
PUR泡沫塑膠是最重要的PUR製品，其用途廣泛，性能優良：軟質PuR泡沫塑膠和半硬質PUR泡沫塑膠主要用於家具襯墊與裝飾材料、車用墊材、地毯底襯、服裝襯裡、建築吸音材料、體育墊材，以及床墊和儀器包裝材料等方面。其中模塑軟質PUR泡沫塑膠的主要用途是汽車座椅墊材及機車、腳踏車座墊等；而硬質PUR泡沫塑膠主要用於冰櫃、冷庫行業作隔熱保溫材料，占硬質泡沫塑膠總消費量的57.5%。我國是世界上最大的冰櫃生產國，1998年消耗硬質泡沫塑膠8萬～10萬t，用作石油輸送管道、化工貯罐及工業設備的隔熱材料占15%；建材是硬質PUR泡沫塑膠的另一較大的套用領域，2000年建築業消耗硬質PUR泡沫塑膠達7萬t以上。由於我國建築業發展迅猛，用於建築隔熱、吸聲、裝飾材料及活動房等的泡沫塑膠占10%；用於交通運輸的絕熱材料占10%；其它占7.5%，其中家具、服裝、腳踏車等消耗量較大。另外我國汽車工業和機車工業的發展也為模塑軟質PUR泡沫塑膠提供了廣闊的市場。據專家預測，由於PUR的可塑性極佳，材料性能實用性強，在汽車中的套用正日益擴大。預計2005年我國(不包括台灣省)汽車工業對PUR的需求量將達到4.41萬t，其中轎車和吉普車消耗3.04萬t，重型轎車消耗0.3萬t，輕型車消耗0.72萬t，微型車消耗0.05萬t，每輛車平均用量達到14.71kg。
我國在這方面與已開發國家的不同點是，國外硬質PUR泡沫塑膠主要消費於建築業，占硬質泡沫塑膠消費量的50%以上，而我國大多用於冰櫃、冷庫，用於建築業的保溫材料尚處於初始階段。由於汽車和機車工業的飛速發展，為PUR泡沫塑膠工業的發展提供了機遇，其潛在市場也非常廣闊。據預測，目前我國PUR泡沫塑膠的需求量已達到80萬～100萬t/a。
技術進展狀況
新技術開發注重環保，作為一個年均增長率長期高於全球經濟成長率的產業，PUR工業迅猛發展的勢頭有賴於其技術的快速發展及套用領域的不斷拓展。在眾多新產品的開發中，PUR發泡劑的研究工作尤為引人關注。根據蒙特婁協定的要求及修訂後的《我國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》，泡沫塑膠行業應在2010年前完全停止使用氯氟烴類化合物作為發泡劑，2005年前大型PUR泡沫塑膠企業完成CFC一11的替代工作。
所採用的替代技術大致為：
（1）連續環狀軟質泡沫塑膠用二氯甲烷作發泡劑，要結合快速熟化和液態二氧化碳發泡法；
（2）箱式軟質泡沫塑膠採用二氯甲烷和減壓發泡；
（3）半硬質泡沫塑膠用HFC一141b、戊烷或二氧化碳發泡。因此開發全新的CFC發泡劑替代物已成為各科研機構研究的重點。
劉賢明對低發泡工藝進行了潛心研究。邱顏臣等論述了氯氟烴（CFC一11）替代品環戊烷的性質及其製作的硬質PUR泡沫塑膠在全無氟綠色冰櫃中的套用研究成果，解決了環戊烷發泡劑易燃、易爆及在聚醚多元醇中溶解性差的問題。
關志強等研究了碳氫發泡新一代替代技術。根據環戊烷一異戊烷發泡製備PUR硬泡技術在冰櫃中的套用情況，並從發泡工藝及性能上與環戊烷發泡體系進行了比較。
結果表明，與環戊烷發泡體系相比，環戊烷一異戊烷發泡體系的加工工藝性良好，冰櫃發泡灌注量減少了7%，泡沫塑膠的密度減小10%，且尺寸穩定性好，密度分布較環戊烷發泡體系均勻。
蘇莉探討了低密度軟質PUR泡沫塑膠全水發泡代替氯氟烴的技術路線，結果表明，新的全水發泡配方體系可使軟質塊狀泡沫塑膠的密度降至15～20kg/m，模塑型泡沫塑膠的密度降至25kg/m3，而其力學性能保持良好狀態。
王宏偉對硬質PUR泡沫塑膠用4類零臭氧消耗潛值（ODP）發泡劑[水、碳氫化合物、全氯烷、氫氟烴（HFC）]等的發泡特性進行了比較，並著重以HFC一134a和HFC一356為例介紹了氫氟烴發泡劑在硬質PUR泡沫塑膠中的套用。
從這些研究結果不難看出，軟質泡沫塑膠生產中的CFC替代大多以二氯甲烷路線作為過渡。在零ODP替代路線中，以二氧化碳發泡的技術進步最快。當然，也可以用HFC類物質作為零ODP替代，但目前該類物質中的優先選擇目標還未正式工業化，技術經濟上還有待進一步評估。採用環戊烷及二氯甲烷發泡可以製得具有良好皮層的自結皮泡沫塑膠產品，但該方法在安全生產方面所需的嚴格措施與代價令企業難以普遍接受，新一代的零ODP物質如1，1，1，3，3一五氟丙烷(HCFC一245fa)和1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC一365fmc)可望成為較理想的最終替代物質。在硬質PUR泡沫塑膠方面，對於導熱係數要求不是特別嚴格的場合，採用全水發泡是一種較為簡便的選擇，對於要求較高的場合（如建築板材）替代問題比較複雜。在研究發泡劑的同時，也應在原料的選擇、工藝路線的最佳化及韌性改善等方面進行深入研究。
對於硬質PUR泡沫塑膠用助劑也有人在研究，並取得了較好的成果。其中氨類催化劑發展較快，雙(二甲氨基乙基)醚已由江蘇化工研究所研製成功並商品化。黎明化工研究院也研製成功了這種催化劑並已投產。金壇助劑廠等幾家企業生產的Ⅳ，Ⅳ。二甲基環己氨在硬質PUR泡沫塑膠中有著廣泛的用途。用於模塑發泡的多種新型催化劑（包括延遲催化劑）也已商品化。山西東安化工廠、滄州精細化工試驗廠、浙江諸暨市精細化工實業公司、湖北省化工研究設計院等單位生產的辛酸亞錫中錫的總含量大於28%，亞錫量大於總錫量的96%。北京埃爾夫阿托綜合穩定劑有限公司是國內最大的二月桂酸二丁基錫的生產廠家。硬質PUR泡沫塑膠用的有機矽穩定劑和軟質泡沫塑膠用的矽一氧碳型泡沫穩定劑也早已工業化。江蘇省化工研究所、上海高橋石化公司化工三廠、浙江大學精細化工廠等企業均有新產品投放市場。中國石化天津分公司研究院也開發和生產了軟質PUR泡沫塑膠用泡沫穩定劑(勻泡劑)，該產品是（矽樹脂/聚氧化烯烴）共聚物，也是軟質PUR泡沫塑膠的重要助劑。現計畫投資2000萬元建設1kt/a的軟泡勻泡劑。該軟泡勻泡劑的附加值較高，據稱其原料成本約2萬元/t，加上其它成本，總生產成本不超過2.2萬元/t，而目前進口軟質PUR軟泡勻泡劑的售價為5萬元/t。
在阻燃方面，含氮阻燃劑、膨脹型阻燃劑、無機阻燃劑、可膨脹石墨阻燃劑等在PUR泡沫塑膠的阻燃方面都可發揮重要作用，無鹵阻燃劑已成為高分子材料阻燃劑發展的主流，得到了蓬勃發展，湧現出了不少新產品；但各種新型阻燃劑的阻燃性能和製作工藝還不盡完美，應進一步研製開發和改進，以得到符合要求的新型高效無鹵阻燃劑。
