中国热点化工产品市场分析330

“战略性新兴产业——化工机遇在哪里？”  之PU弹性体迎来多重机遇（下篇）

新产品、新技术、新工艺、  新应用促进PU弹性体新发展
□  上海PU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

1、扩大TPU产品的应用领域
    （1）熔纺氨纶TPU切片
　　近年来，我国氨纶产业呈现产量、出口量和效益同步大幅增长发展势头，目前氨纶产能将接近40万t/a，占
全球氨纶产能2/3以上，已是名符其实的全球最大氨纶制造和消费大国。氨纶制造工艺主要有干法和熔纺法两种，
目前国内干法工艺占90%左右，但相比而言，熔纺氨纶工艺流程简单、设备投资低、生产效率高、生产过程无溶
剂，是最为经济和对环境最为友善的氨纶生产技术。熔纺氨纶不含任何有毒溶剂，适于做贴身内衣和泳衣、羊毛
衫和医疗产品，随着欧美国家对纺织品环保要求的日益提高，对我国含氨纶纺织品出口设置了更为严格的环保技
术壁垒，因此熔纺氨纶将在国内外有着广阔的市场前景。目前我国熔纺氨纶生产企业有30多家，产能已达到2
万t/a左右，但近年来实际产量不足1万t/a，其根本原因是长期以来熔纺氨纶TPU切片未能实现国产化，这已
成为影响我国熔纺氨纶产业发展的最大瓶颈。
  　预测“十二五”期间，我国熔纺氨纶切片（TPU切片）市场需求量将达到5万t左右。TPU切片已列入国家
“十二五”期间科技部重点攻关项目。
    （2）TPU薄膜
  　TPU薄膜具有品种众多、用途广泛、附加值高等特点，其用途包括新能源、建筑、农业、皮革、鞋类、服装、
医疗、飞机、汽车、火车、信息技术、高端装备制造等，是TPU未来最有生命力的品种之一。
    （3）TPU合金
  　TPU合金是扩大TPU应用的重要技术途径之一，主要包括TPU/PVC、TPU/ABS、TPU/POM（聚甲醛）、TPU/PA（尼
龙）、TPU/PC（聚碳酸酯）等品种。为此需加强TPU合金增容剂、微观结构、界面结构与性能关系以及TPU合金
制造技术等研究。
    （4）TPU涂覆织物制品
  　TPU涂覆织物制品是通过热熔方法将TPU涂覆于织物骨架材料上，经设计成型而做成的一种制品，具有广泛
的应用价值。
　 飞机软油箱  飞机软油箱是安装在飞机上的储存燃油容器，以TPU为主材制成的软油箱具有优良的耐磨、耐
油、耐腐、耐老化、耐低温和防爆炸等性能，代表了当代飞机油箱的技术发展趋势。近年来国内已采用聚醚型TPU
热压工艺制造了无人驾驶飞机上的软油箱，并正在开发直升飞机防坠毁软油箱，其突出优点是可有效防止飞机坠
毁时因油箱漏油起火爆炸。
    储运软体油罐  近年来我国生产油罐用的材料和工艺已有了新的突破。采用性能优异的TPU和高温挤出流涎
工艺将TPU涂覆于织物上，再经压合冷却成卷制成软体油罐。国内现已开发成功60～450 L的空投油罐，此种油
罐具有强度高、不怕摔等特点，美空军在越战中就应用了此种软体油罐，具有较大的军用价值。
    救生伐  随着我国造船业的高速发展以及对安全规范要求的提高，救生筏需求量也随之急增。目前技术先进
国家已采用TPU热压工艺生产救生伐，其产品的性能、质量和外观优良。
    汽车安全气囊  汽车安全气囊在国内外高级轿车中已得到普遍应用，国内已有多家企业在研制生产由TPU作
为涂覆材料的安全气囊。估计2010年我国使用安全气囊2亿个。
    （5）耐高压TPU胶管
  　目前，我国已成为胶管生产和消费大国，2008年全国胶管生产总量达到5.6亿m以上，其中汽车胶管占到近
一半、需求量超过2.5亿m，配套市场约有1.5亿m，维修市场0.5亿m。近年来国内已研制成高硬度的耐高压输
油、输气、输水TPU胶管，此种高性能胶管市场容量呈明显增大趋势。
    （6）无卤阻燃TPU电线电缆料
  　TPU具有耐撕裂、耐磨、耐高低温和易弯曲的优良性能，因此在高档电缆如控制电缆、电力电缆中得到了日
益广泛应用。
  　随着人们对环保和防火安全意识的不断增强，许多多层建筑、高铁、隧道、核电站、船舶、矿山等现代化设
备都要求采用低烟无卤阻燃电线电缆，因此无卤阻燃TPU电线电缆市场需求量很大。

2、积极开发PU轮胎
    PU轮胎具有高耐磨性、高负载能力、高撕裂强度和耐切割、耐穿刺等突出优点，长期以来已成为PU和轮胎
业界开发的热点。PU轮胎与普通轮胎相比具有以下优点：①耗油量平均低10%；②胎面磨耗低35%；③重量轻30%；
④滚动阻力低35%；⑤安全性和均匀性好，不会出现胎面剥离现象等。PU轮胎制造工艺无三废污染，属绿色环保
轮胎。美国Ameritye Corporation是全球知名PU轮胎制造商。目前PU轮胎主要用于慢速轮胎如残疾车、轮椅
车、电动助动车、铲车、儿童手推车和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。

3、PU弹性体复合材料
    （1）SPS复合材料
  　SPS是由PU与钢材构成的一种具有夹层结构的材料，即在两层钢板之间注入PU弹性体而形成一种结构型复
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，可替代钢质构件应用于船舶、桥梁、渡桥和高层建筑等领域，成为国内外
PU和钢质材料界关注的一个热点。
  　SPS已由委内瑞拉成功地应用于滚装船。据报道使用SPS复合构件可改善船体主装卸货机性能，还可延长船
舶使用寿命和航行中的安全性能。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。
目前新加坡和马来西亚也正在开发SPS复合材料。
  　国内造船厂2008年已有10多个项目使用涉及SPS复合材料，该材料在我国造船、桥梁和建筑领域有着广泛
的应用价值。
    （2）其他PU弹性体复合材料
    PU/玻纤、PU/碳纤维、PU/纳米材料、TPU/硅橡胶、TPU/氟橡胶、TPU/氟硅橡胶等PU弹性体复合材料，因其
各自的特殊性能，也就在各自领域取得广泛的使用。

4、PU弹性体功能材料
  　PU弹性体功能材料包括高阻尼PU、发光PU、形状记忆PU、导电PU和液晶PU弹性体等。目前这些功能性材
料已在尖端武器装备、航天飞行器、船舰、车辆、民用建筑等方面得到广泛应用。

5、海洋工程用PU弹性体
    国外已成功地采用PU弹性体用作海洋平台海底输油输气管道。经多年使用证明此种管道具有抗冲击力强、
耐磨和耐海水腐蚀等特性，并具有高的拉伸强度和粘结强度，使用寿命长。在相同环境下，PU海底输油输气管道
比硫化橡胶管道和钢管使用寿命延长一倍。此种海底管道可广泛应用于石油和天然气勘探开采平台、浮式储油库、
浮式电站、浮式海水淡化装置等。

6、可生物降解PU
  　生物降解塑料是目前全球开发的热点，其产业化技术途径基本有二条：一是开发高分子（相对分子质量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
脂肪酸酯（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；二是开发低相对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
质量的聚氨酯生物降解塑料。目前日本昭和高分子公司采用HDI作为扩键剂，制得相对分子质量20万左右的PBS，
制成的PU降解材料可作为通用降解塑料使用，其用途广泛。生物降解PU弹性体在包装材料、化肥缓/控施肥、
医疗材料、信息技术等领域均有广阔的应用前景，是PU材料未来重要发展方向。
  　据相关资料预测，全球生物降解塑料（包括PU生物降解材料）未来五年内年产量将达到几百万吨级规模，
十年内将达到千万吨级规模。

7、生物医学用PU弹性体材料
  　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。目前PU弹性体材料在医学上的应用主要包括人工心脏瓣膜、人工肺、骨粘合
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。据相关资料报导，2010年世界生物医药材料市场销售
额估计达到4000亿美元。我国医用材料产业2008年总产值达到2200亿元，潜在市场巨大。

8、海洋生物防污和海洋重防腐用含氟PU弹性体
  　含氟聚氨酯（FPU）是指主链或侧链结构上除含有氟原子基团外，还含有众多氨基甲酸酯基团的含氟高聚物。
FPU不仅保留了由于PU软硬段结构及其微相分离结构而决定的优异力学性能和粘结性能，又由于引入含氟基团而
兼有优良的低表面能、耐化学腐蚀和耐紫外光照射等特性，因此FPU具有突出的综合性能。FPU涂层具有很低的
表面能，海洋生物难以在涂层表面附着；FPU防污材料基于涂料表面的物理作用，不存在有毒物质释放，是一种
绿色防污涂料。
  　上海应用技术学院正在开发碳纳米管改性FPU防污涂料，此种新型涂料一旦开发成功，将对我国海军国防工
业和船舶工业具有重大应用价值，并有望成为高盐雾下海洋工程和船舶设备的重防腐保护涂层。

9、PU弹性体新工艺
    （1）高性能PU输运带生产工艺
    高强力输送带是我国橡胶行业第二大非轮胎产品，并以年均12%以上的速度快速发展。目前国内市场需要适
于长距离物料输送的抗冲击、防撕裂、耐磨耗的高强力输送带；保障煤矿井下安全输送的阻燃输送带；钢铁、焦
化、化工等企业生产所需的耐热、耐寒、耐油、耐酸碱及大倾角等特殊用途输送带；食品、电子产品等输送的非
污染性轻型输送带。这些高性能PU输送带不仅国内市场需求大，而且还可大量出口。目前国内已有一些单位采
用新的工艺制造技术，生产可满足上述要求的高性能PU输送带。
    （2）无模旋转浇注新工艺
  　长期以来，我国冶金、造纸用大直径PU胶辊大多依靠进口。最近我国河北春风银星胶辊公司采用无模旋转
浇注新工艺研制成了直径220mm、长度达8m的大型PU胶辊，此种胶辊具有机械性能高、耐磨性能好、耐溶剂、
光洁度高等特性；其拉伸强度达45MPa、伸长率660%，耐磨性能比普通胶辊高出数倍。该公司已建成3条PU辊
生产线，生产能力达到1.5亿m3/a。

10、PU弹性体低碳技术
    （1）非光气法制造ADI
    国内非光气法制造HDI技术已被突破，目前处于产业化推广阶段。非光气法IPDI实验室制造技术已被突破。
国内中科院成都有机化学所、华东理工大学等单位正在开发ADI技术。
    （2）NIPU技术
  　国内NIPU涂料和胶粘剂技术已被突破，目前处于推广应用阶段。中国航天科技集团公司第42所、任氏化学
（上海）科技公司、华东理工大学和中科院山西煤化所等单位正在开发此种PU新材料。
    （3）HPPO-PO（双氧水丙烯直接氧化法）新工艺
  　中科院大连化学物理所已开发成了一种具有国际先进水平的新型催化剂，用于制造环氧丙烷，目前正在进行
中试。　　

  　PU弹性体与国务院最新公布的七大重大战略型新兴产业（节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、
新能源、新材料和新能源汽车）均有着直接或间接关系，其中，TPU切片、TPU薄膜、TPU医疗制品、TPU合金、
TPU/TPV是TPU弹性体未来重要发展方向，市场前景广阔；PU复合材料、PU功能材料是一种高技术、高附加值新
材料，值得积极开发；PU轮胎将对我国轮胎工业和PU工业可产生重大影响，应首先突破中低速PU轮胎，满足国
内外市场迫切需求；PU皮革和PU鞋材树脂是我国微孔弹性体主要产品形式，由此种树脂制成的皮革和鞋类产品
是我国PU出口产品中贡献率大的主要品种之一；生物降解PU材料在国内外具有广阔的应用前景，市场潜力巨大，
将对我国国民经济众多领域产生重要影响；PU风机叶片、PU枕木、碳纳米管/FPU弹性体材料、非光气法制ADI、
NIPU技术和HPPO-PO技术是具有前瞻性的低碳开发项目。一旦产业化开发成功，均将对促进我国PU产业、国民
经济和国防工业发展具有重大意义。
  　我国目前已经是全球PU弹性体生产和消费大国，在后金融危机背景下及七大重大战略型新兴产业的机遇中，
应根据国内外PU弹性体市场变化新情况，调整产业结构，加强创新力度，不断开发PU弹性体新材料，不断提高
我国PU弹性体综合竞争能力和国际竞争能力。