我国聚氨酯技术应用研究七大热点
上海市聚氨酯产业发展促进中心 黄茂松
上海应用技术学院材料科学与工程学院 贾润萍 张英强
热点1 PU硬泡建筑外保温系统的防火安全性能
建筑火灾和外墙防火要做到安全与节能、防火与保温并重，关键是要突破制约外墙层面防火的关键技术，形成
具有强制力的、科学性的技术标准和工程规范。与其他有机、无机保温材料相比，PU硬泡保温材料具有明显的节能
和安全特性。
目前，我国在PU硬泡保温材料的阻燃性能研究方面已取得了一些进展。上海精洽科贸公司研制成功了氧指数高、
火焰传播性小、烟雾小、毒性小、耐燃性好、抗火焰贯穿力强的难燃PU硬泡。其核心技术是发明了经化学结构改性
的无卤阻燃聚醚多元醇，即在易燃的氨基甲酸酯分子结构中，引入了耐高温、难燃、低发烟、低毒性的环状结构化
合物（异氰脲酸脂环、哑唑烷酮、芳香族环、碳化亚二胺结构）并选择了先进的无卤、膨胀性阻燃技术。研制成的
板材经国家建筑工程材料监督检验中心上海建材及构件质量监督站检测，氧指数为32.7，烟密度等级SDR为61，达
到了B1难燃等级。南京四环研究所也研制了一种无卤阻燃聚醚，并成功地应用于PU软泡和硬泡，已实现产业化和
市场化。亨斯迈上海研发中心与山东一家公司联合研制成了环保型双面彩钢PU夹心板，达到B1等级。韩国一山上
海有限公司也研制成了难燃PU硬泡，经四川消防所检测达到了B1级难燃等级。江苏化工研究所研制成了阻燃PU
硬泡和松香油聚酯多元醇；南京康塑德公司已实现了芳香族聚酯多元醇系列化；广州朗腾PU公司已研制了阻燃PU
硬泡组合料。此外巴斯夫、拜耳、亨斯迈也有多个品种的阻燃级PU硬泡。
热点2 加快淘汰HCFCs发泡剂
根据2007年9月制定的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对淘汰氢氯氟烃类（HCFCs）发泡剂时间表
作出了调整，要求发展中国家在2030年加速完全淘汰HCFCs物质的消费和生产，2013年将消费和生产水平冻结在
基线水平（以2009~2010年消费和生产水平作基线），削减进度为：2015年削减10%，2020年削减35%，2025年削
减67.5%，2030年完全淘汰。按此规定，PU硬泡发泡剂HCFC-141b由于其臭氧层破坏系数（ODP值）相对较高，将
成为我国优先淘汰的HCFCs品种。目前，我国不少PU硬泡行业采用HCFC-141b作发泡剂，2007年消费量接近5万t，
占PU硬泡发泡剂的70%，其中喷涂PU泡沫生产企业基本都采用HCFC-141b作为发泡剂。为此，需加快环戊烷、
HFC-245fa、HFC-365mfc、水和其它新型发泡剂的取代工作。辽宁盘锦达龙高分子材料厂提供了一种新型常温发泡剂，
在PU硬泡中发泡速度快，泡孔结构均匀致密，在石油管道、PU板材和PU喷涂保温材料中使用效果较好。
热点3 非光气法异氰酸酯技术
光气法制备异氰酸酯技术成熟，但是光气法的高毒性和高腐蚀性一直是安全生产的隐患。采用无毒、无污染的
非光气绿色化学合成方法，一直是有机异氰酸酯研究的热点之一。欧美已研制成功非光气法六次甲基二异氰酸酯
（HDI）和异佛尔酮二异氰酸脂（IPDI）制造技术，并已实现工业化生产。而MDI和TDI非光气制造技术，目前国内
外尚停留在实验室阶段，工业化生产规模尚未达到。我国中科院成都有机所、山西煤碳研究所、中科院理化技术研
究所、中科院兰州化学物理研究所和华东理工大学等单位均在开展此方面研究工作，已取得一些进展。该项工业化
技术可望不久在我国实现突破。
热点4 PU轮胎
与普通轮胎相比，PU轮胎具有以下优点：① 耗油量平均低10%；② 胎面磨耗低35%；③ 质量减轻30%；④ 滚
动阻力降低35%；⑤ 均匀性好，不会出现胎面剥离现象等。PU轮胎制造工艺无三废污染，被称为21世纪绿色环保
轮胎，目前主要用于慢速轮胎如残疾车、轮椅车、电动助动车、铲车、儿童手推车；工程轮胎如煤矿等采矿业、大
型工程机械制造业和大型重载机、现代交通运输用大型地面汽车起重机；中型越野式起重机、集装箱起重运输机、
装卸式载运车等大型工程机械车用工程轮胎。此外，PU翻新轮胎应用前景也十分广阔。
但是，由于PU轮胎存在内生成热大、耐高温性差、制动性能差等缺点，轿车高速轮胎目前尚未得到正式应用；
此外，大型工程轮胎多次注射式制造工艺重现性等技术问题国内也尚未完全解决。目前华南理工大学等科研院所正
在开发PU轮胎，已取得一定进展。
热点5 PU材料在生物医学工程领域的应用
PU弹性体材料因具有良好的力学性能、生物功能性、生物相容性、生物稳定性和易加工性等特性，在生物医学
工程领域具有广泛的应用前景，已成为PU和医学界共同关心的一个热点。PU弹性体材料目前在医学上的主要应用
产品包括人工心脏瓣膜、人工肺、骨黏合剂、人工皮肤、烧伤敷料、心脏起搏器绝缘线、缝线、各种夹板、导液管、
人工血管、气管、插管、齿科材料、假肢、矫形绷带、TPU医学薄膜制品以及计划生育用品等。国内山西化工研究
所、上海合成橡胶制品所、江苏省化工研究所有限公司、安徽大学、中山大学等科研院所正在从事此方面的研究和
开发工作，但与发达国家相比差距还较大。
热点6 PU复合材料
（1）SPS复合材料 SPS是在两层钢板之间注入PU弹性体而形成的一种结构型复合材料。与钢材相比，SPS板
材具有质量轻、抗冲击、耐疲劳、减震、消音、隔热以及结构简单、加工方便等优点，可作为能承受较大外力的结
构件，替代钢质构件应用于船舶、桥梁、渡桥和高层建筑等领域。
据英国智能工程公司介绍，SPS在北欧已普遍应用，主要用于货船和滚装船。南美的委内瑞拉也已将SPS成功
地应用于滚装船。目前亚洲也有越来越多的造船厂在船舶修理和新建建筑物中采用SPS复合材料，新加坡、马来西
亚和越南都在开发SPS复合材料。我国造船厂2008年也已有10多个项目涉及SPS复合材料。
（2）TPU复合材料 热塑性聚氨酯弹性体（TPU）具有优良的综合力学性能，目前在国内鞋业、胶粘剂、管材、
电缆、皮革、薄膜等方面已得到广泛应用。2008年我国TPU产量达12万t，是全球最大的生产和消费国。为充分发
挥TPU性能优势，降低成本，国内外均在开发TPU与塑料、橡胶的复合材料。低成本TPU复合材料在汽车、石化、
冶金、机械、纺织等领域将会有广泛的应用。
热点7 生物降解PU材料
生物降解塑料是目前全球开发的热点，形成产业化的技术途径基本有两条：一条是开发高分子质量（分子质量
10万以上）的生物降解材料，典型品种如聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚碳酸亚丙酯（PPS）、聚羟基
脂肪酸（PHA）等生物降解塑料，这些生物降解塑料虽具有优良的生物降解性能，但普遍存在机械性能尤其是韧性和
耐温性差等缺点；另一条是开发低分子质量的生物降解多元醇，通过异氰酸酯扩链，从而制成具有高分子质量的PU
生物降解塑料。
目前日本昭和高分子公司采用六亚甲基二异氰酸酯（HDI）作为扩链剂，以端羟基聚丁二酸丁二酯(PBS-OH)为预
聚物，制得分子质量为20万左右的可完全生物降解聚酯氨酯(PEU)，制成的PU降解材料可作为通用降解塑料使用。