根據(jù)中國(guó)聚氨酯(PU)工業(yè)協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)，截至8月，聚氨酯原料MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)的國(guó)內(nèi)產(chǎn)能已經(jīng)飆升至302萬(wàn)噸/年，但受全球經(jīng)濟(jì)復(fù)雜多變及中國(guó)經(jīng)濟(jì)增速放緩的影響，國(guó)內(nèi)聚氨酯下游需求增速同步放緩。MDI行業(yè)產(chǎn)能已進(jìn)入全面過(guò)剩時(shí)代。
聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在家電、制革、制鞋、紡織等勞動(dòng)密集型的制造業(yè)，這些行業(yè)由于匯率變化、勞動(dòng)力成本上升等原因，需求開(kāi)始下降，而近幾年，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展，對(duì)聚氨酯的需求開(kāi)始逐步上升。
輕量化時(shí)代，節(jié)能和環(huán)保已成為汽車(chē)制造的主要課題。汽車(chē)設(shè)計(jì)師和工程師不斷探尋合適的新材料，在汽車(chē)上大量使用塑料零部件，而聚氨酯材料憑借在塑料材料中性能優(yōu)異、品質(zhì)良好等特點(diǎn)，受到人們的普遍關(guān)注，同時(shí)使用量也在不斷加大，此外，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，聚氨酯在汽車(chē)工業(yè)中的用途也越來(lái)越廣泛。
1 PU是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)材料輕量化的關(guān)鍵材料
在應(yīng)用于現(xiàn)代汽車(chē)的所有塑料中，聚氨酯的用量不僅是最大的，而且其應(yīng)用范圍也是無(wú)與倫比的：從車(chē)箱到外部件，從軟質(zhì)到硬質(zhì)，從輕型到致密型，一直到高強(qiáng)度的玻纖增強(qiáng)制品，隨處可見(jiàn)聚氨酯的應(yīng)用。包括汽車(chē)座椅、坐墊、頭枕、地墊、儀表盤(pán)、遮陽(yáng)板、門(mén)板、頂棚襯里等內(nèi)飾件，以及汽車(chē)涂料、天窗、輪胎、隔音降噪材料、密封材料等領(lǐng)域都要用到聚氨酯硬泡、半硬泡、軟泡、自結(jié)皮、聚氨酯彈性體、膠黏劑、聚氨酯涂料、合成革、水性聚氨酯等產(chǎn)品。
汽車(chē)工業(yè)制品的需求量主要由銷(xiāo)售量決定，據(jù)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的銷(xiāo)量數(shù)據(jù)顯示，2014年我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到2349.19萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6.86%。盡管全球范圍內(nèi)汽車(chē)的銷(xiāo)售量保持緩慢的增長(zhǎng)，但在未來(lái)幾年內(nèi)，世界汽車(chē)銷(xiāo)量仍將以2%～3%的速度增長(zhǎng)。
目前技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家轎車(chē)平均塑料用量120 kg/輛，德國(guó)轎車(chē)平均塑料用量300 kg。我國(guó)轎車(chē)平均塑料用量80~100 kg/輛，奧迪A2型汽車(chē)用量為220 kg。到2020年，技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家轎車(chē)平均塑料用量將達(dá)到500 kg/輛以上。BASF制造了全PU車(chē)身跑車(chē)，其最高時(shí)速可達(dá)270 km。采用了RRIM技術(shù)，該P(yáng)U車(chē)身是一種碳纖維增強(qiáng)微孔PU彈性體復(fù)合材料。
2 TPU及其復(fù)合材料用途廣闊
目前在轎車(chē)中應(yīng)用的塑料件材料主要是PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PU和PA(尼龍)四種材料。汽車(chē)塑料件的發(fā)展方向是不斷推出性?xún)r(jià)比優(yōu)良、并可回收再生的材料。而熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)材料可發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。TPU已被用于汽車(chē)車(chē)體的多種構(gòu)件，包括TPU塑料合金，如TPU與PP、PVC、PA等塑料構(gòu)成性?xún)r(jià)比優(yōu)良的復(fù)合材料，可在汽車(chē)工業(yè)中發(fā)揮重大作用。TPU橡膠復(fù)合材料：TPU與多種橡膠構(gòu)成的復(fù)合材料在汽車(chē)工業(yè)中具有重要用途。
(1)TPU/PP(聚丙烯)塑料合金
目前國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)發(fā)針對(duì)汽車(chē)TPU-PP玻纖(包括長(zhǎng)纖和短纖)的增強(qiáng)橡塑復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，此種材料具有質(zhì)輕、性?xún)r(jià)比優(yōu)良、可回收等優(yōu)點(diǎn)，可望能廣泛用于汽車(chē)內(nèi)外飾件，如保險(xiǎn)杠及其支架，車(chē)上各種支架和結(jié)構(gòu)框架等，一旦開(kāi)發(fā)成功，則TPU在汽車(chē)上的應(yīng)用將大幅增大。
(2)TPU/PC(聚碳酸酯)塑料合金
TPU/PC共混合金可改善PC的韌性、應(yīng)力開(kāi)裂性、斷口敏感性、耐溶劑、耐化學(xué)品性，同時(shí)可降低PC的成型加工溫度，在汽車(chē)工業(yè)擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
(3)TPU/PVC塑料合金
TPU/PVC合金可明顯提高PVC伸長(zhǎng)率(可替代有毒的DOP增塑劑)擴(kuò)大了PVC應(yīng)用領(lǐng)域。近來(lái)報(bào)導(dǎo)反應(yīng)性共混技術(shù)制備TPU/PVC合金。首先將PVC溶解在TPU的原料二元醇中，隨后加入異氰酸酯進(jìn)行原位聚合，形成TPU/PVC合金，性能優(yōu)于一般的TPU/PVC共混合金，在汽車(chē)領(lǐng)域，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
(4)TPU/PA6(尼龍6)塑料合金
尼龍6是尼龍中性?xún)r(jià)比最優(yōu)、用途最廣的工程塑料。PA6具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐油和自潤(rùn)滑性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，但存在沖擊韌性不高、吸濕性較大缺點(diǎn)。因而限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。TPU彈性體具有高強(qiáng)度、高彈性、高耐磨性等特點(diǎn)，但存在耐溫性不高的缺點(diǎn)。開(kāi)發(fā)TPU/PA6工程塑料綜合了上述兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，將是一種新型高性能復(fù)合材料。在汽車(chē)工業(yè)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
TPU塑料合金和TPU橡膠復(fù)合材料均具有可回收再利用優(yōu)點(diǎn)，目前我國(guó)已有5000多萬(wàn)輛廢舊車(chē)輛，每年將有1000萬(wàn)輛舊車(chē)需進(jìn)行改造和作廢。歐美先進(jìn)國(guó)家對(duì)汽車(chē)工業(yè)用塑料件明確提出了可回收率指標(biāo)和可利用率，要求汽車(chē)塑料可回收率達(dá)到95%以上、可利用率達(dá)到90%以上。我國(guó)發(fā)改委、科技部、環(huán)保局聯(lián)合制定了汽車(chē)部件回收利用技術(shù)政策“到2017年我國(guó)汽車(chē)可回收率要求達(dá)到95%以上、可利用率達(dá)到85%”。
TPU是一種可回收的熱塑性彈性體，但是目前TPU在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)上的年消費(fèi)量只有3萬(wàn)t左右，TPU塑料合金等復(fù)合材料無(wú)疑給新型TPU彈性體材料在汽車(chē)上的應(yīng)用提供了新的巨大市場(chǎng)機(jī)遇。
3 PU復(fù)合材料在汽車(chē)領(lǐng)域前景如何
近期，據(jù)外媒報(bào)道，新款奔馳smartfortwo在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)頂篷中使用了ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料，其頂篷模塊由蜂窩夾層和玻璃纖維襯墊組成。
ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料是由巴斯夫研發(fā)，具有密度低、可被熱活化等特點(diǎn)，通過(guò)浸漬工藝完成水沫，然后和A類(lèi)薄層材料一起被壓鑄成形。隨后聚氨酯開(kāi)始在夾層邊緣發(fā)泡并在薄層、增強(qiáng)型襯墊和蜂窩芯材之間形成一種固體符合材料。
據(jù)了解，得益于新型材料的使用，新款奔馳smartfortwo的頂篷重量較普通頂篷減輕了30%左右，但依然保持較好的強(qiáng)度和抗彎剛度。
隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，也為PU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有利條件，在未來(lái)汽車(chē)輕量化、綠色環(huán)保和舒適安全的趨勢(shì)下，PU材料在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用將顯出出巨大的潛力。
