聚氨酯：用途广泛的特种有机合成材料，发展简史大揭秘

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聚氨酯（简称PU）全称聚氨酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的高分子化合物的总称。聚氨酯通过改变原料的种类、化学结构、规格、配方配比，可以生产出各种性能的不同产品。聚氨酯是各种高分子材料中唯一在塑料、橡胶、泡沫、纤维、涂料、粘合剂和功能聚合物等领域具有显着应用价值的合成高分子材料。其产品已渗透到国民经济的各个方面，已成为当前高分子材料中品种最多、应用最广、发展最快的特种有机合成材料。

世界聚氨酯工业发展简史

有机异氰酸酯是自然界中不存在的化合物。它是由德国化学家Wurtz于1849年通过烷基硫酸盐和氰酸钾的复分解反应首次合成的。当时，还没有发现异氰酸酯的合适用途，也没有研究氰酸酯的加成聚合反应。人们发现可以生产各种聚氨酯和聚脲化合物，但实用性不大。

1937年，在德国勒沃库森的IG（）实验室，化学家Otto Bayer（）和他的同事应用加聚原理，用液体异氰酸酯和液体聚醚或乙二醇聚酯生成了一种不同于聚烯烃的新材料当时发现的通过缩聚生产的塑料就是聚氨酯。

AG（IG AG），全称“染料工业利益集团”（-）。成立于1925年，曾是德国最大的公司，也是世界上最大的化学工业公司之一，总部位于莱茵河畔的法兰克福。第二次世界大战后，它被盟军下令解散。 1952年清算，分拆为爱克发、拜耳、巴斯夫、赫斯特等10家公司。

奥托·拜尔展示他的聚氨酯发明

二战结束后，1945年至1947年，英、美等国从德国获得聚氨酯制造技术，并于1950年开始工业化生产。

聚氨酯行业的第一次飞跃：

20世纪50年代初，美国率先合成了由环氧丙烷（PO）和环氧乙烷（EO）共聚醚与TDI组成的聚氨酯软泡沫塑料。

这是聚氨酯行业历史上的重大变革。此前，德国使用的多元醇原料来自煤炭，但这次原料来源改为更便宜的石油，为聚氨酯的快速发展奠定了基础。

1955年，日本从德国拜耳公司和美国杜邦公司引进聚氨酯工业生产技术。

1957年，英国ICI公司以MDI为原料研制成功聚酯型硬质聚氨酯塑料。

1959年，美国杜邦公司开发出一种划时代的材料——莱卡，一种聚氨酯弹性纤维。如今，任何由莱卡制成的服装都会有一个三角形的吊牌，莱卡几乎成了所有氨纶的代名词。

20世纪60年代中期，各国相继开发出PU铺路材料和PU灌浆防水材料。 20世纪60年代末，德国拜耳公司和美国相继开发RIM（反应注射成型技术）在汽车上的成功应用。

20世纪70年代初，热塑性PU弹性体（TPU）研究成功。

20世纪80年代初，PU工程塑料问世，PU行业从此展现出新的面貌。

20世纪90年代，聚氨酯喷涂弹性材料迅速发展，成为大面积涂装工程的涂料。

聚氨酯与运动

从1986年墨西哥世界杯使用的阿兹特克足球开始，聚氨酯首次进入足球制造领域，将足球带入了合成材料的新时代，宣告了皮革时代的逐步结束。

塑胶跑道又称全天候运动跑道，一般从下到上分为基层和橡胶面层。橡胶面层一般由弹性高分子材料制成，以聚氨酯材料为主的称为聚氨酯塑料跑道。

曾经在奥运会上大放异彩的“鲨鱼皮泳衣”也是聚氨酯纤维材质的代表作。 “鲨鱼皮泳衣”采用弹性聚氨酯纤维材料制成，充分利用仿生学原理，使水阻力降低3%，这在游泳比赛中具有关键意义。

我国聚氨酯工业发展简史

我国聚氨酯工业于20世纪50年代末开始腾飞。

1958年，大连染料厂开发出异氰酸酯（TDI）。 1968年建成年产500吨的生产装置，为我国聚氨酯工业创造了条件。

20世纪60年代初，江苏省化工研究院等单位研制开发了聚醚PU软泡。

20世纪70年代初，江苏省研究院和南京橡胶厂开发了混合PU弹性体（MPU）。同时，天津化工研究院和天津涂料厂开发了PU涂料。

1974年，北京建筑工程学院研制出PU防水材料，江苏院研制出PU防水灌浆材料。

1976年，江苏省化工厅组织江苏省化工研究院等单位开展PU履带胶技术研究，1978年开始在国内各类体育场馆广泛推广应用。

20世纪80年代，山东烟台合成革厂（万华化学前身）从日本引进PU合成革技术，后又引进1万吨/年MDI生产装置，于1984年正式投产。

20世纪80年代至90年代，国内引进了多套万吨级聚醚生产装置和TDI制造技术及设备，为聚氨酯的发展奠定了基础。

新世纪以来，聚氨酯已成为我国化工行业发展最快的产业之一。

聚氨酯行业现状

由于聚氨酯产品性能优越、节能环保，其市场需求保持快速增长。数据显示，2018年全球聚氨酯消费量突破1900万吨，预计未来几年，世界聚氨酯消费量将保持5%以上的增速。快速增长一方面得益于其能够替代木材、金属、橡胶等材料，另一方面得益于发展中国家市场消费量的不断增加。

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全球市场

在聚氨酯产品的各种细分产品中，泡沫塑料是主要产品，约占聚氨酯产品总数的54%。具体情况如图1所示。

图1 全球聚氨酯产品产品结构

从终端应用来看，分布较为均匀，家具和室内装饰建筑行业约占应用总量的51%。具体情况如图2所示。

图2 全球聚氨酯产品消费结构

目前，亚太地区、北美和西欧是全球最重要的聚氨酯生产和销售地区，消费量合计占全球总量的85%以上。亚太地区已经是全球最大的聚氨酯消费市场，约占全球市场份额的45%。 %;其次是北美和西欧，合计约占全球市场的40%。随着北美和西欧市场日趋饱和，近年来和未来聚氨酯发展的重点将在亚太地区。此外，在印度、巴西、墨西哥等其他新兴国家，建筑、服装、家具等行业对聚氨酯应用的需求也在不断增加。

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中国市场

目前，我国是全球最大的聚氨酯生产国和消费国，约占全球聚氨酯产量的45%。近年来，随着建筑节能、汽车、家电、服装、家具等行业消费升级，聚氨酯的应用规模和领域不断增加。

目前，我国聚氨酯的主要应用领域是聚氨酯泡沫（包括硬质、软质等）、皮革用聚氨酯、涂料和弹性体。从聚氨酯应用来看，2017年我国聚氨酯泡沫、合成革浆料和涂料分别占比39.19%、17.12%和16.09%；其他产品占比均低于10%。

图3 我国聚氨酯产品的产品结构

从聚氨酯产能区域布局来看，我国聚氨酯产业布局已基本形成，主要包括：以上海为中心的长三角地区；以烟台、天津为中心的环渤海地区；以广州为中心的珠三角地区；以重庆为中心的西南地区和以海西经济区为中心的福建泉州等聚氨酯产业聚集区。

参考资料： 1.黄茂松《聚氨酯的发展史》； 2.蝌蚪员工“改变世界的聚氨酯，让世界杯足球飞得更美！” 》