评述了我国聚氨酯(PU)弹性体的重要地位,重点论述了后金融危机下我国汽车工业、高铁和城市轨道交通、新能源、海洋工程和高端装备制造业是PU弹性体未来发展的新动力之源。指出TPU(热塑型PU)切片、TPU薄膜、TPU医疗制品、TPU合金、TPU/TPV(热塑性硫化橡胶)是TPU弹性体未来发展方向,PU轮胎是CPU(浇注型PU)弹性体未来重要发展方向,PU皮革和PU鞋材树脂制品是我国微孔弹性体主要产品形式和出口产品,PU复合材料和PU功能材料是值得关注的PU弹性体新材料。提出开发生物降解PU弹性体的主要技术途径和应用前景。PU风机叶片、PU枕木、碳纳米管/FPU(含氟PU)、HPPO-PO(双氧水丙烯直接氧化法生产环氧丙烷)、ADI(脂肪族和脂环族二异氰酸酯)和NIPU(非异氰酸酯聚氨酯)是具有前瞻性的低碳开发项目。
关键词:TPU;CPU;生物降解PU;NIPU
中图分类号:TQ323.8文献标识码:A文章编号:1672-2191(2011)01-0010-08
前言
世界金融危机的爆发加快了世界经济秩序和竞争格局的改变,中国已成为全球经济增长的首要推动力。在此背景下,我国聚氨酯(PU)产业在国家扩大内需,加大基础建设投资和外贸多元化一系列政策推动下,表现出一枝独秀,继续保持了持续快速平稳发展的势头。
我国已是全球PU弹性体最大生产、消费和出口国,但不是制造强国。面对新的形势,当前要充分运用市场机制,加快我国PU弹性体结构调整、注入新的经济发展模式、加大创新力度、以国家战略性新型产业为目标,以低碳技术为指导,努力突破具有前瞻性、全局性和先导性PU弹性体高新技术,早日实现我国PU弹性体成为世界“智造”强国之目标。
1加快实现我国PU弹性体强国发展之路
1.1我国是全球PU弹性体最大制造和消费国(表1)
由表1可知,我国2007年PU弹性体产量已达到123万t,其中TPU、氨纶、合成革树脂和鞋材树脂产量居世界第一。据预测,我国2010年PU弹性体产量将达到170万t左右,其产值约500亿元。
1.2我国是全球PU微孔弹性体最大生产和出口国
我国PU微孔弹性体的主要品种是PU合成革树脂和PU鞋材树脂。
1.2.1PU合成革树脂
预测2010年,我国PU合成革树脂的年产量已达到180~200万t(相当于干料54~60万t),占全球产量70%,年产值已达到233亿元。
1.2.2PU鞋材树脂
我国是全球制鞋大国,年制鞋量达到100亿双以上,占全球70%。我国PU鞋材树脂年产量已达到30万t,占全球70%以上,具体数据见表2。
1.3我国是全球热塑性PU弹性体(TPU)主要生产和消费大国
2007年全球TPU消费量为26.5万t,其中美国6万t,西欧8万t,日本1.5万t,中国大陆11万t。预测2010年我国TPU产量将达到15万t,成为全球最大TPU生产和消费国。
目前我国虽是PU弹性体最大生产和消费国,但与欧美技术先进国家相比,我国PU弹性体产品在质量、品种、应用领域和上游原料等方面尚存在一定差距。我国PU弹性体企业要充分发挥我国CPU、PU微孔弹性体和TPU产品规模和市场优势,不断开发新品种、扩大新应用,使我国尽快实现PU弹性体强国发展之路[1]。
2抓住机遇、化危为机,开辟我国PU弹性体新型产业发展之路
2.1积极开发高铁、地铁、城市轨道交通和公路用PU弹性体
高速铁路、地铁和城市轨道交通是我国未来几年基本建设投资的重点领域。据铁道部《中长期铁路网规划》,铁道部将在未来几年投入2万亿元资金用于铁路建设,包括2万km新的铁路网和7000km高速铁路网。未来3年,我国高铁年平均投资额超过3000亿元。高铁将成为推动我国未来PU弹性体发展重要动力源。此外,未来几年我国将大力发展城市交通,将形成地铁、城际快速铁路、高架轻轨等多元化城市交通网。高速铁路要求轨道具有抗高速、高可靠性、高稳定性和高耐久性,并具有优良的抗震、隔音性能,传统木质和混凝土轨枕已不能完全满足以上这些性能要求[2-3]。根据技术发达国家先进经验,开发以下PU弹性体新品种可满足此要求。
2.1.1PU枕木
PU枕木是一种玻纤增强的PU微孔弹性体,具有比强度大、减震、降噪、耐电气绝缘、高耐久和环保等优良性能,目前已受到PU和铁路业界的高度关注,是全球PU弹性体研究的一个热点课题,在西欧和日本已经有较成熟的研制和应用经验[4]。在日本,PU枕木已有25年的使用历史,应用量达300万根,在日本高速列车新干线轨道线上已得到应用。日本产PU枕木在我国广州、上海和台湾地区也得到了部分应用,此外在奥地利维也纳地铁也应用了此种PU枕木。拜耳材料科技公司已成功制成Bayflex微孔PU弹性体枕木,计划将用于中国高铁建设。
根据国家发展高速铁路长远计划,为了适应高速列车的提速要求,开发PU枕木以取代或部分取代混凝土枕木必将是未来发展趋势。按国外经验1km高速铁路需用1800根左右轨枕计,则7000km高速铁路,PU枕木市场规模将达到500亿元人民币,无疑会给我国新型PU弹性体带来巨大的市场空间。
PU枕木要在我国高铁得到普遍应用,需解决2个关键技术:一是耐久性,要求PU枕木使用寿命>50年;二是大幅降低成本,目前国外生产的PU枕木售价太高,在我国难以推广使用。国内上海、北京、山东等地正在开展PU枕木研发工作。