升级原料拓展应用 聚氨酯涂料任重道远
□ 盛茂桂
聚氨酯涂料具有高光泽度、丰满度，优异的耐磨、耐油、耐腐蚀、表面硬度高、附着力强等性能，在航天航空、舰艇、船舶、火车、汽车、摩托车、电子电气设备、工农业机设备、建筑等领域应用广泛。经历60多年的快速发展后，我国聚氨酯涂料已广泛应用于木器、地板、汽车、防腐等多种领域，从单一品种向系列化配套发展，但还难以满足国民经济快速增长的需求，未来加强原料单体配套，拓展新应用领域任重道远。
应用集中两领域 有机溶剂分散为主
我国聚氨酯涂料品种繁多，主要有木器涂料、地板涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、特种涂料等。其中，木器涂料和地板涂料约占总量的80%以上。除汽车修补等户外装饰性要求高的涂料外，基本上是以芳香族二异氰酸酯制备的芳香族聚氨酯涂料。自1958年我国开始研发聚氨酯涂料以来，已开发了溶剂型和水性聚氨酯油、湿固化聚氨酯、催化固化型聚氨酯、封闭型聚氨酯、羟基固化型聚氨酯改性涂料。不仅开发了芳香族聚氨酯涂料系列品种，也开发了脂肪族聚氨酯涂料系列品种，取得了大量的应用成果。
聚氨酯木器涂料已由单一品种向系列化配套发展，国内许多厂家可生产聚氨酯清漆、磁漆、木器封底漆、专用助剂、稀释剂等，而且生产出三聚异氰酸型聚氨酯涂料和缩二脲型多异氰酸酯型涂料。此外，聚氨酯防腐涂料在许多领域已广泛应用，实现了可低温固化、湿固化、全天候施工，带锈涂装的重防腐涂料也获得很好的应用。
从未来发展大趋势来看，环保是大势所趋。欧美水性聚氨酯涂料已在汽车上显现出优异性能。使用了聚氨酯涂料的中涂层外观类似于溶剂型涂料，耐石击性非常优异。在汽车面漆中，金属闪光水性化涂料也已在欧美广泛实施。我国环保涂料——水性聚氨酯涂料的研发是1970年以后开始的，到20世纪末已有工业化产品面世。进入21世纪以来，我国光固化水性聚氨酯树脂涂料在塑料用清漆、罩印清漆、印刷油墨、金属涂料、木器涂饰等行业都有良好应用效果，但尚处于初级阶段。
目前国内有机溶剂为分散介质的聚氨酯涂料占90%以上，无溶剂的聚氨酯涂料、水分散的聚氨酯涂料和聚氨酯粉末涂料三者总量不足10%，而且产品品质上也有较大差别，难以大范围推广使用。
升级原料拓展应用 赶超国际先进水平
近60年来，我国聚氨酯涂料虽然有较大发展，但与国外水平相比仍有较大差距，为此应从下列诸方面进行规划。
一是加速新产品开发
大力开发各类水性聚氨酯涂料。如附着力好、丰满度高、力学性能优，适用于各种塑料制件、建筑、皮革、纺织品的常温固化型水性产品；高光泽、高抗磨损、高鲜映度，适应高级轿车、高速列车的烘烤型双组分水性产品；高耐风磨损、满足各种飞机蒙皮需求的常温固化型水性产品；适用各种腐蚀条件和环境下的产品；低温烘烤型聚氨酯粉末涂料；水性光固化聚氨酯涂料等。
二是开拓新应用领域
虽然我国聚氨酯涂料产品已经实现系列化、规模化生产，但产品质量还较低，受市场因素影响较大。一些企业只重眼前利益，新品种、新用途的开发存在不足，开拓性的研究更少，虽然试制、生产品种很多，但多数为剖析仿制。为顺应我国经济发展的需要，必须在异氰酸酯化学的基础研究、聚氨酯涂料用树脂合成工艺的研究、涂料的配制、新原料和单体的探索、新用途的开发、新分析方法、新标准的制定等诸多方面下工夫，努力赶上先进国家应用型研究和开拓性研究的水平。
目前我国聚氨酯涂料主要用于木器、地板的修饰，在国民经济的其他领域虽有应用，但所占份额很少，今后必须加大推广应用的力度、加快应用研究，尤其在飞机、高铁车辆、汽车、摩托车、运动器材等各种防腐绝缘领域，争取到2035年使我国聚氨酯涂料在涂料总量中的占比由目前的11%～13%提升至30%以上，脂肪族聚氨酯涂料占比达到40%，在开发应用上接近国际先进水平。
三是加强原料单体配套
聚氨酯涂料用树脂原料主要是多异氰酸酯单体和多元醇，而其基础是多异氰酸酯单体，因而发展多异氰酸酯单体是发展聚氨酯涂料的关键。
德国、美国、日本等国家在发展聚氨酯树脂及涂料方面，除了开发大吨位通用的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）等二异氰酸酯单体原料外，还注重开发多种小吨位、有特殊功能的异氰酸酯单体原料，如苯二异氰酸酯（NDI）、对亚苯基二异氰酸酯（PPDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、乙烯-异氰酸酯、二乙烯二氰酸酯等。同时开发了多种新型聚合物多元醇（PHD）、改性聚合物多元醇、高性能聚合物多元醇等。在扩链剂上除二氨基二苯基甲烷（MOCA）外，还开发了多种新型扩链剂，以满足合成聚氨酯树脂特殊需要。
我国要大力发展脂肪族聚氨酯涂料，必须解决3种最重要的实用的脂肪族异氰酸酯，即HDI、IPDI、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯（HMDI）。这3种脂肪族异氰酸酯中，HMDI已由烟台万华实现了工业化生产；HDI也由万华集团在浙江宁波建成万吨级装置，并于2014年开车成功；IPDI于2014年由赢创集团公司在上海生产基础投产成功。此外，拜耳公司交城上海漕泾一体化基地15万吨HDI将于2016年投产，对于我国聚氨酯涂料发展具有很大的推动作用。
除开发光气法制备异氰酸酯单体，还要进一步开发非光气法制备异氰酸酯单体及其创新型异氰酸酯单体，如甲基丙烯酯异氰酸乙酯（IEM）、双异氰酸甲基环己烷（BIC）及其他的异氰酸酯如单异氰酸酯等，以适应制备不同预聚物、新型加成物，同时解决它们各种游离单体过高问题。此外，还应进一步开发性能优良、高硬度的木器涂料用树脂，进一步开发TDI+HDI混合三聚体，提高涂料抗泛黄性；研发高级汽车、高铁列车、飞机等高性能、高光泽、高耐候的异氰酸酯预聚物类固化剂；研发适应水性聚氨酯涂料需要的各种异氰酸酯预聚物类产品。