聚氨酯彈性體由于其結(jié)構(gòu)具有軟、硬2個鏈段,因此可以通過對分子鏈的設(shè)計(jì),賦予材料高強(qiáng)度、韌性好、耐磨、耐油等性能,被稱為“耐磨橡膠”的聚氨酯同時具備了橡膠的高彈性和塑料的剛性。
聚氨酯纖維塑料
2015年,氨綸市場整體價格一路下跌,各規(guī)格氨綸絲的價格都已跌至歷史低點(diǎn),甚至已經(jīng)刷新了歷史新低。截止2015年底,40D氨綸主流報價低至36000元/t左右,較年初降幅已達(dá)到25.47%,創(chuàng)造了周期內(nèi)的歷史新低。 [4]
從產(chǎn)業(yè)鏈的上下游來看,聚氨酯纖維塑料目前遭遇的這種狀況,受制于經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的持續(xù)不景氣,下游制造領(lǐng)域產(chǎn)銷不旺盛,供大于求,壓貨嚴(yán)重;另一方面還由于原材料價格的大幅下行。
氨綸價格的一路下挫,導(dǎo)致行業(yè)利潤下降。新智能產(chǎn)能不斷釋放,造成供應(yīng)過剩,更是令氨綸市場受到強(qiáng)烈沖擊。再加上氨綸下游產(chǎn)業(yè)資金緊張,產(chǎn)業(yè)鏈的惡性循環(huán),令2015年1~11月中國氨綸進(jìn)口量暴跌,供需矛盾,已經(jīng)成為氨綸價格下跌的硬傷。
中國自20世紀(jì)50年代開始展開對聚氨酯涂料的研發(fā)與應(yīng)用工作。隨著社會大眾物質(zhì)生活水平的不斷提升與改善,有關(guān)汽車加工、家具制造加工、石油化工、機(jī)械工業(yè)、橋梁船舶等一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度不斷提升,聚氨酯涂料憑借其的性能優(yōu)勢,開始進(jìn)入快速發(fā)展的全新階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,自1980-2004年期間,各個行業(yè)領(lǐng)域中有關(guān)聚氨酯涂料的使用量呈現(xiàn)出了非??焖俚陌l(fā)展趨勢,聚氨酯涂料總使用量實(shí)現(xiàn)了自0.17萬~20萬t的突破式發(fā)展,聚氨酯涂料產(chǎn)量僅次于醇酸樹脂漆涂料、丙烯酸樹脂漆涂料以及酚醛樹脂漆涂料,成為了涂料領(lǐng)域中的第四大品種,并且這一發(fā)展趨勢延續(xù)至今,其產(chǎn)量以及使用范圍仍然保持著非??焖俚陌l(fā)展趨勢。
在有關(guān)聚氨酯涂料的生產(chǎn)加工企業(yè)中,負(fù)責(zé)聚氨酯涂料研發(fā)應(yīng)用的企業(yè)多集中分布于珠三角以及長三角地區(qū),截至目前所開發(fā)聚氨酯涂料品種達(dá)到60余種。需引起注意的是,受資金投入及技術(shù)開發(fā)力度等因素的影響,多數(shù)有關(guān)聚氨酯涂料的開發(fā)企業(yè)以合資企業(yè)、外商資企業(yè)以及國內(nèi)規(guī)模較大生產(chǎn)企業(yè)為主,市場定位以中商品為主,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)則多以低檔產(chǎn)品為主要定位。
從聚氨酯涂料研發(fā)應(yīng)用的角度上來說,為主流的仍然表現(xiàn)為雙組分聚氨酯涂料,它在木器家具涂裝等領(lǐng)域中應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大與提升。除此以外,單組分聚氨酯涂料仍然在汽車加工、地下室防水等領(lǐng)域中有著非常強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢,此類涂料以聚氨酯為主要材料,在各類色漆以及清漆生產(chǎn)中有著非常好的應(yīng)用價值。新研發(fā)丙烯酸聚氨酯漆選用縮二脲作為固化劑,在汽車修補(bǔ)用漆中的應(yīng)用價值相當(dāng)可靠。尤其對于輕型汽車、大型客車以及面包車而言,車輛加工中的涂裝功能非常值得肯定,市場前景相當(dāng)可觀。在丙烯酸聚氨酯涂料基礎(chǔ)之上研發(fā)的多類新型聚氨酯涂料還可以在其他制造加工領(lǐng)域中發(fā)揮應(yīng)用價值,以滿足家電、火車等加工物對加工質(zhì)量所產(chǎn)生的要求。
對于較為單一的聚氨酯涂料而言,在工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用過程當(dāng)中,其外形、光澤度、耐水性以及硬度還存在一定的局限性,因此可以嘗試通過研發(fā)改性聚氨酯涂料的方式,以提高其性能水平。當(dāng)前技術(shù)水平下,聚氨酯材料可以適用的改性方式包括兩種類型:種是通過化學(xué)方法干預(yù)的方式,使聚氨酯涂料能夠具備兩種或兩種以上的特性; 第二種則是通過物理方法干預(yù)的方式,將特性互補(bǔ)的兩種或兩種以上樹脂材料進(jìn)行混合,使聚氨酯涂料能夠具備多樣化的性能。其中,對于有機(jī)硅材料而言,該材料具有無腐蝕、性、耐燃性、耐臭氧性、耐氣候老化性、電絕緣性等一系列特點(diǎn)與優(yōu)勢,在聚氨酯涂料改性加工中有著非常好的應(yīng)用價值。Bayer公司率行了聚氨酯粉末涂料的基礎(chǔ)研究和開發(fā),成功研制了封閉的異氰酸酯交聯(lián)體系,常用的是己內(nèi)酰胺封閉的IPDI固化體系,其固化溫度在170 ℃以上,這種高溫固化有利于涂膜的高度流平,是無揮發(fā)性副產(chǎn)物放出的品種。既往報道中也指出,嘗試將有機(jī)硅材料與聚氨酯涂料相結(jié)合,應(yīng)用適當(dāng)方法進(jìn)行改性加工,能夠明顯克服聚氨酯材料存在的性能缺陷,對擴(kuò)大聚氨酯材料應(yīng)用領(lǐng)域而言有非常確切的價值。同時,聚硅氧烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為特殊,表現(xiàn)出的穩(wěn)定性、生物相容性、電絕緣性以及耐高低溫性。自20世紀(jì)40年代開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐中,在改性聚氨酯材料研發(fā)過程當(dāng)中,可以嘗試以聚硅氧烷為軟段,合成聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物,以聚氨酯以及聚硅氧烷兩者的優(yōu)勢,彰顯該改性聚氨酯涂料在表面富集性、介電性以及生物相容性方面的優(yōu)勢,有非常大的應(yīng)用空間與發(fā)展?jié)摿Α?[5]
受到環(huán)境保護(hù)要求以及整個涂料行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展要求的影響,業(yè)內(nèi)有關(guān)人員積極探索并研發(fā)具有環(huán)保效益的聚氨酯涂料產(chǎn)品,如光固化聚氨酯涂料、高固含量低黏度聚氨酯材料、以及粉末聚氨酯材料等。以粉末劑方式所呈現(xiàn)的聚氨酯涂料能夠具備良好的物理機(jī)械性能以及耐化學(xué)品性能,同時還表現(xiàn)出了良好的外形美觀性。水性聚氨酯分散樹脂材料與其他結(jié)構(gòu)的聚合物材料相比存在大量優(yōu)勢,且與環(huán)保要求相契合,可在水中分散,無游離的異氰酸酯,性,對底材的附著力良好。水性雙組分聚氨酯涂料是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多異氰酸酯固化劑組成,其涂膜性能主要由羥基樹脂的組成和結(jié)構(gòu)決定。
通用型異氰酸酯,即芳香族異氰酸酯是目前聚氨酯工業(yè)使用廣泛的異氰酸酯,由于結(jié)構(gòu)中與苯環(huán)相連的亞甲基易被氧化生成醌類發(fā)色基團(tuán)導(dǎo)致材料發(fā)生黃變。常用的通用型異氰酸酯有TDI、MDI和聚甲基聚苯異氰酸酯(PAPI)等。TDI常溫下為液態(tài),使用方便,是聚氨酯工業(yè)中早使用的異氰酸酯。
聚氨酯硬泡時候應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域的材料,其結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品壽命長、施工、耐火等級較高且綜合造價低。 [3]隨著中國節(jié)能環(huán)保政策不斷落實(shí),建筑行業(yè)在“十三五”期間將會面臨更嚴(yán)苛的考驗(yàn),聚氨酯硬泡將會廣泛應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域。此外,聚氨酯作為重要的防水涂料,普遍應(yīng)用在建筑屋頂、外墻、頂板、地下室、廚衛(wèi)間、道路橋梁等部位,隨著中國軌道交通和高速鐵路事業(yè)不斷發(fā)展,聚氨酯防水涂料還會普遍應(yīng)用在鐵路建設(shè)領(lǐng)域。 [3]目前(2015年)中國建筑行業(yè)聚氨酯消費(fèi)量大約在125萬t,占據(jù)總消費(fèi)量的20%,而發(fā)達(dá)國家在相同行業(yè)的總消費(fèi)量為35%。結(jié)合數(shù)據(jù)分析,不難發(fā)現(xiàn)中國的聚氨酯硬泡在建筑行業(yè)還有很大的發(fā)展空間。