在環(huán)保壓力和市場需求的雙重驅動下，水性化成為聚氨酯行業(yè)重要的技術創(chuàng)新和市場拓展方向。近日，在中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會水性材料專委會主辦的第四屆水性聚氨酯科研技術交流大會上，與會專家認為，聚氨酯產業(yè)水性化轉型已是大勢所趨，但還面臨諸多難題，亟待技術創(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，廣泛應用于涂料、膠黏劑、汽車等多個行業(yè)，而這些行業(yè)也正是我國VOCs削減的重點領域。

“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)境工程評估中心專家沙莎說。

工信部和財政部發(fā)布的《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物削減行動計劃》提出，涂料行業(yè)重點推廣水性涂料等綠色涂料產品;膠黏劑行業(yè)加快推廣水基型等綠色產品;合成革行業(yè)重點推進水性與無溶劑聚氨酯，替代有機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)推進水性涂料等工藝。而這些工藝及產品的替代都離不開水性聚氨酯的發(fā)展。

“聚氨酯水性化產品以水代替有機溶劑，從源頭上減少了化學污染。隨著環(huán)保政策的趨嚴，以及民眾生活質量水平的提升，整個產品鏈對涂料、膠黏劑、皮革等聚氨酯產品水性化的市場需求很強烈。”中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會秘書長呂國會告訴記者。

技術水平存差距

然而，呂國會也指出，目前我國關鍵助劑和水性化技術與國外先進水平相比仍有較大的差距。

據上海華峰材料科技研究院院長助理崔燕軍博士介紹，水性聚氨酯樹脂生產工藝主要有丙酮法、預聚體法和機械分散法。其中，丙酮法為均相體系擴鏈，可以得到分子量較大的交聯結構，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。預聚體法能避免大量有機溶劑的使用，能實現高含量乳液的生產，且能連續(xù)化生產，生產工藝簡單;但由于是在非均相體系中擴鏈，工藝控制難度大，對有機組分的黏度有限制。機械分散法全過程沒有有機溶劑的使用，可以實現連續(xù)化生產;但是難以實現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;應用中要提高水性產品的總體性能，加快水的揮發(fā)速度等，這些都是水性產品開發(fā)的重點和難點。”中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會水性材料專委會主任、奧斯佳材料科技有限公司董事長張浩明說。

在北京化工大學張軍營教授看來，與溶劑型產品相比，水性膠黏劑產品存在的主要問題是固化速度慢、初黏力差、耐水性不好，冬季儲運容易結冰引起產品報廢，而使用成膜助劑引起VOCs升高;另外還存在對濕敏基材溶脹、金屬基材腐蝕等問題，導致發(fā)展受限。

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

“成本是另一個重要因素。水性聚氨酯產品生產成本要明顯高于溶劑型產品。在環(huán)保壓力下，很多東部沿海省份的合成革企業(yè)有意向轉向生產水性產品，但是一些西部企業(yè)由于環(huán)保壓力相對較小，依然采用溶劑型產品。水性產品缺乏市場競爭力，因此行業(yè)整體推進速度較慢。”崔燕軍說。

領軍企業(yè)有成果

“這些年水性聚氨酯概念很熱，同時也要看到，水性化對生產設備和生產技術的要求都提高了不少，必須連通上下游推動整個產業(yè)鏈緊密協(xié)助，不斷優(yōu)化生產工藝，共同推動行業(yè)的水性化進程，實現綠色環(huán)保轉型。”中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會副秘書長韓寶樂說。

記者了解到，華峰、萬華、科思創(chuàng)等一些聚氨酯領軍企業(yè)，在水性化技術創(chuàng)新和產品開發(fā)方面，已經取得了突出的成果。

崔燕軍介紹說，目前華峰合成革領域已經不再繼續(xù)擴產溶劑型產品，重點轉型環(huán)保型產品。去年3月，華峰水性聚氨酯生產項目在溫州開工，計劃于今年下半年投產。一期環(huán)保產能預計替代原有溶劑型產能的30%，包括合成革用聚氨酯水性樹脂5萬噸/年、封閉型無溶劑樹脂5萬噸/年、開放性無溶劑樹脂6萬噸/年。

據萬華化學集團股份有限公司膠黏劑技術服務主管張慧辰介紹，目前萬華水性聚氨酯產品在黏合劑、紡織涂層、工業(yè)漆、建筑涂料、個人護理等方面都有較為廣泛的應用。

“萬華的水性產品可以提供優(yōu)異的粘接強度，在鞋材、服裝、汽車內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、建筑類等多個領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，還需要相關企業(yè)在技術上下功夫，攻克技術難關，研發(fā)出既滿足環(huán)保需要、具備優(yōu)異性能，又具有價格競爭力的產品。