聚氨酯水性化還差哪兒

在環(huán)保壓力和市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，水性化成為聚氨酯行業(yè)重要的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)拓展方向。近日，在中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)水性材料專委會(huì)主辦的第四屆水性聚氨酯科研技術(shù)交流大會(huì)上，與會(huì)專家認(rèn)為，聚氨酯產(chǎn)業(yè)水性化轉(zhuǎn)型已是大勢(shì)所趨，但還面臨諸多難題，亟待技術(shù)創(chuàng)新。

水性替代是方向

水性聚氨酯主要包括水性聚氨酯涂料、水性聚氨酯膠黏劑、水性聚氨酯皮革等，廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑、汽車等多個(gè)行業(yè)，而這些行業(yè)也正是我國(guó)VOCs削減的重點(diǎn)領(lǐng)域。

“降低VOCs排放的較好方式就是從源頭開始控制，而目前最有效的源頭控制方法就是水性材料的原料替代。”生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評(píng)估中心專家沙莎說(shuō)。

工信部和財(cái)政部發(fā)布的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃》提出，涂料行業(yè)重點(diǎn)推廣水性涂料等綠色涂料產(chǎn)品;膠黏劑行業(yè)加快推廣水基型等綠色產(chǎn)品;合成革行業(yè)重點(diǎn)推進(jìn)水性與無(wú)溶劑聚氨酯，替代有機(jī)溶劑樹脂制備人造革、合成革、超纖革;汽車行業(yè)涂裝環(huán)節(jié)推進(jìn)水性涂料等工藝。而這些工藝及產(chǎn)品的替代都離不開水性聚氨酯的發(fā)展。

“聚氨酯水性化產(chǎn)品以水代替有機(jī)溶劑，從源頭上減少了化學(xué)污染。隨著環(huán)保政策的趨嚴(yán)，以及民眾生活質(zhì)量水平的提升，整個(gè)產(chǎn)品鏈對(duì)涂料、膠黏劑、皮革等聚氨酯產(chǎn)品水性化的市場(chǎng)需求很強(qiáng)烈。”中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)呂國(guó)會(huì)告訴記者。

技術(shù)水平存差距

然而，呂國(guó)會(huì)也指出，目前我國(guó)關(guān)鍵助劑和水性化技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大的差距。

據(jù)上海華峰材料科技研究院院長(zhǎng)助理崔燕軍博士介紹，水性聚氨酯樹脂生產(chǎn)工藝主要有丙酮法、預(yù)聚體法和機(jī)械分散法。其中，丙酮法為均相體系擴(kuò)鏈，可以得到分子量較大的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，工藝易于控制;乳液粒徑從幾十納米到100微米可控，但是溶劑的精制難度大，不能連續(xù)化生產(chǎn)。預(yù)聚體法能避免大量有機(jī)溶劑的使用，能實(shí)現(xiàn)高含量乳液的生產(chǎn)，且能連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單;但由于是在非均相體系中擴(kuò)鏈，工藝控制難度大，對(duì)有機(jī)組分的黏度有限制。機(jī)械分散法全過(guò)程沒有有機(jī)溶劑的使用，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn);但是難以實(shí)現(xiàn)高分子量聚合物的分散。

“合成中要提高水分散體系的穩(wěn)定性，提高固體分含量;應(yīng)用中要提高水性產(chǎn)品的總體性能，加快水的揮發(fā)速度等，這些都是水性產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。”中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)水性材料專委會(huì)主任、奧斯佳材料科技有限公司董事長(zhǎng)張浩明說(shuō)。

在北京化工大學(xué)張軍營(yíng)教授看來(lái)，與溶劑型產(chǎn)品相比，水性膠黏劑產(chǎn)品存在的主要問(wèn)題是固化速度慢、初黏力差、耐水性不好，冬季儲(chǔ)運(yùn)容易結(jié)冰引起產(chǎn)品報(bào)廢，而使用成膜助劑引起VOCs升高;另外還存在對(duì)濕敏基材溶脹、金屬基材腐蝕等問(wèn)題，導(dǎo)致發(fā)展受限。

崔燕軍介紹說(shuō)，在合成革工業(yè)中，水性聚氨酯產(chǎn)品主要包括表面涂飾劑、超纖合成革水性含浸樹脂、非超纖合成革產(chǎn)品。由于技術(shù)和成本的問(wèn)題，目前水性聚氨酯應(yīng)用的比例還非常低，在生產(chǎn)工藝上還不夠成熟。

“成本是另一個(gè)重要因素。水性聚氨酯產(chǎn)品生產(chǎn)成本要明顯高于溶劑型產(chǎn)品。在環(huán)保壓力下，很多東部沿海省份的合成革企業(yè)有意向轉(zhuǎn)向生產(chǎn)水性產(chǎn)品，但是一些西部企業(yè)由于環(huán)保壓力相對(duì)較小，依然采用溶劑型產(chǎn)品。水性產(chǎn)品缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此行業(yè)整體推進(jìn)速度較慢。”崔燕軍說(shuō)。

領(lǐng)軍企業(yè)有成果

“這些年水性聚氨酯概念很熱，同時(shí)也要看到，水性化對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)的要求都提高了不少，必須連通上下游推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈緊密協(xié)助，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，共同推動(dòng)行業(yè)的水性化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保轉(zhuǎn)型。”中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)韓寶樂(lè)說(shuō)。

記者了解到，華峰、萬(wàn)華、科思創(chuàng)等一些聚氨酯領(lǐng)軍企業(yè)，在水性化技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)方面，已經(jīng)取得了突出的成果。

崔燕軍介紹說(shuō)，目前華峰合成革領(lǐng)域已經(jīng)不再繼續(xù)擴(kuò)產(chǎn)溶劑型產(chǎn)品，重點(diǎn)轉(zhuǎn)型環(huán)保型產(chǎn)品。去年3月，華峰水性聚氨酯生產(chǎn)項(xiàng)目在溫州開工，計(jì)劃于今年下半年投產(chǎn)。一期環(huán)保產(chǎn)能預(yù)計(jì)替代原有溶劑型產(chǎn)能的30%，包括合成革用聚氨酯水性樹脂5萬(wàn)噸/年、封閉型無(wú)溶劑樹脂5萬(wàn)噸/年、開放性無(wú)溶劑樹脂6萬(wàn)噸/年。

據(jù)萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司膠黏劑技術(shù)服務(wù)主管張慧辰介紹，目前萬(wàn)華水性聚氨酯產(chǎn)品在黏合劑、紡織涂層、工業(yè)漆、建筑涂料、個(gè)人護(hù)理等方面都有較為廣泛的應(yīng)用。

“萬(wàn)華的水性產(chǎn)品可以提供優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，在鞋材、服裝、汽車內(nèi)飾方面均有很好的附合相配性，能為交通業(yè)、鞋服包裝類、體育用品類、建筑類等多個(gè)領(lǐng)域提供良好的解決方案。”張慧辰表示。

專家表示，聚氨酯要向水性化發(fā)展，還需要相關(guān)企業(yè)在技術(shù)上下功夫，攻克技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出既滿足環(huán)保需要、具備優(yōu)異性能，又具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。