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*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。
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。
