黃茂松，研究員，男，生于1936年7月，1960年畢業(yè)于北京大學(xué)化學(xué)系。退休前一直在中國航天科技集團(tuán)公司第42研究所從事軍用聚氨酯彈性體研究工作。退休后繼續(xù)從事聚氨酯彈性體和聚氨酯泡沫阻燃技術(shù)研究。在TPU、CPU和PU泡沫阻燃技術(shù)方面有較豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近年來在聚氨酯材料方面已發(fā)表了十幾篇綜述論文，產(chǎn)生了一定影響力?，F(xiàn)擔(dān)任中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)專家?guī)鞂＜?、上海市聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心首席專家、上海市新材料協(xié)會(huì)特邀專家、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院特聘教授。一個(gè)初秋的午后，PU聚義堂編輯在上海采訪了黃老，請(qǐng)他就我國PU行業(yè)的亮點(diǎn)、結(jié)構(gòu)調(diào)整及發(fā)展方向進(jìn)行了全面分析和解讀。
三大亮點(diǎn)助力中國PU行業(yè)發(fā)展
【PU聚義堂】黃老，您好，您能給我們介紹下目前我國PU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀嗎?
【黃茂松】我國PU工業(yè)的快速發(fā)展始于上個(gè)世紀(jì)80年代，如今已經(jīng)成為我國發(fā)展速度最快、應(yīng)用前景十分看好的有機(jī)高分子材料之一。目前我國聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有三大亮點(diǎn)：
第一、中國聚氨酯生產(chǎn)和銷售均居全球第一，在全球影響力明顯提升。
2015年中國PU消費(fèi)總量為960萬噸，占全球消費(fèi)量35%，連續(xù)數(shù)年位居全球第一；另外，全球PU跨國公司將MDI、TDI、HDI、IPDI等異氰酸酯關(guān)鍵原料在中國擴(kuò)大產(chǎn)能，并將PU研發(fā)中心和生產(chǎn)基地建在中國。
第二、長(zhǎng)三角地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)和珠三角地區(qū)將成為我國乃至全球PU最為發(fā)達(dá)地區(qū)之一。
以上海為中心(含江、浙、滬、皖)的長(zhǎng)三角地區(qū)是我國乃至全球異氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、MOCA、勻泡劑、催化劑等PU重要原料和PU革、鞋樹脂、氨綸、TPU、PU硬泡、水性PU、PU涂料、PU膠黏劑和密封劑以及PU設(shè)備制造技術(shù)等PU產(chǎn)品產(chǎn)能和產(chǎn)量最大的地區(qū)，也是PU跨國公司全球性重要研發(fā)和生產(chǎn)基地之一，未來將成為全球聚氨酯發(fā)展最發(fā)達(dá)的地區(qū)。
以煙臺(tái)為中心(含魯、京、津、冀)的環(huán)渤海地區(qū)是我國異氰酸酯、環(huán)氧丙烷、聚醚多元醇、PU硬泡保溫材料、PU彈性體、PU塑膠跑道等PU原料產(chǎn)品產(chǎn)能和產(chǎn)量最大、發(fā)展最快的地區(qū)之一，也是我國PU重要研發(fā)基地之一，未來將是我國乃至全球PU發(fā)展最快的地區(qū)。
以廣州為中心(含粵、閩、贛、湘、港、臺(tái))的珠三角地區(qū)是我國PU對(duì)外貿(mào)易重要窗口，是海峽兩岸PU企業(yè)合作重要區(qū)域，也是PU硬泡、軟泡、PU鞋材、TPU、PU輪胎等PU產(chǎn)品最為發(fā)達(dá)、最集中地區(qū)之一，是我國乃至全球PU發(fā)展最活躍的地區(qū)之一。
第三、PU已被國家列為重點(diǎn)發(fā)展新材料。
在《中國制造2025》中，從國家層面，首次正式將PU列為重點(diǎn)規(guī)劃發(fā)展的先進(jìn)新材料，要求2025年關(guān)鍵產(chǎn)品性能質(zhì)量達(dá)到世界先進(jìn)水平，部分達(dá)到世界領(lǐng)先水平。這對(duì)PU行業(yè)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，無疑對(duì)我國廣大PU產(chǎn)業(yè)界人士是重大的鼓勵(lì)和鞭策。
發(fā)展存在問題：低端過剩，高端供血不足
【PU聚義堂】我國PU產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在哪些問題?
【黃茂松】當(dāng)前，我國PU產(chǎn)業(yè)存在的最大問題是低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，綠色、環(huán)保、高端產(chǎn)品又供血不足。
例如：低端聚醚多元醇(PPG)年產(chǎn)能已近500萬噸，市場(chǎng)年需求量300萬噸左右；TDI產(chǎn)能2015年已達(dá)到140萬噸，過剩率超過50%；PU板材生產(chǎn)線現(xiàn)有500多條，在建筑市場(chǎng)管理制度健全后，低品質(zhì)的必然會(huì)被市場(chǎng)逐步淘汰。另外，像氯醇法環(huán)氧丙烷(PO)、低端聚酯多元醇、溶劑型PU合成革漿料、溶劑型PU涂料和膠黏劑、低品質(zhì)PU塑膠跑道等都將被淘汰。
高端技術(shù)方面又有所欠缺：例如HDI中間原料己二腈、環(huán)保PO國產(chǎn)化生產(chǎn)工藝、高端聚醚多元醇、高品質(zhì)聚酯多元醇、新型關(guān)鍵助劑、減振吸聲PU軟泡、超低導(dǎo)熱系數(shù)PU硬泡、綠色環(huán)保PU合成革、高性能高耐久性PU鞋材等方面都有待突破。
【PU聚義堂】如何來解決低端過剩，高端供血不足的情況呢?
【黃茂松】最重要的就是去產(chǎn)能，補(bǔ)短板，去除落后產(chǎn)能，補(bǔ)綠色、環(huán)保、高端的短板。一方面要做強(qiáng)異氰酸酯產(chǎn)業(yè)。如MDI和TDI：應(yīng)不斷推出適于不同下游PU產(chǎn)品和國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需求的高品質(zhì)改性品種，像甘肅銀光為此成立了TDI技術(shù)研究院，專門為TDI下游PU產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)。HDI、IPDI和HMDI等，需加快其下游PU產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈推廣應(yīng)用步伐。TMXDI和DDI，需加強(qiáng)應(yīng)用研究和降低成本研究，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。CHDI是PU輪胎和醫(yī)用PU的優(yōu)良材料，但目前只有杜邦等公司生產(chǎn)，需進(jìn)一步突破制造技術(shù)。非光氣法ADI，國內(nèi)中科院成都有機(jī)所和山西煤炭所均在開發(fā)此項(xiàng)工藝技術(shù)，目前處于研發(fā)階段，需加快產(chǎn)業(yè)化步伐。
另一方面，積極開發(fā)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)所需PU材料。如汽車工業(yè)中所需的玄武巖纖維基PU復(fù)合材料、PU復(fù)合輪胎和大型實(shí)芯輪胎、TPU內(nèi)胎;高鐵所需要的無砟軌道灌封填充膠、高速鐵路用道砟膠、彈性墊板、PU枕木；城市非開挖管道修復(fù)需要用到的PU樹脂；深水海底輸油管道所需的PU復(fù)合材料保溫管、澆注PU彈性體膠黏劑；改性瀝青道路所需的PU改性劑；輸電網(wǎng)用PU復(fù)合材料電線桿；3D打印TPU材料。
黃茂松教授與薛梅
未來技術(shù)方向：煤基PU、生物基PU、CO2PU、被動(dòng)式超低能耗綠色建筑
【PU聚義堂】當(dāng)前，PU行業(yè)有哪些新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用是值得行業(yè)共同關(guān)注的呢？這些新的技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用在國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化的情況如何?
【黃茂松】關(guān)于新技術(shù)這些，我主要提以下幾點(diǎn)：
一、煤基PU是中國特色的PU發(fā)展途徑。
現(xiàn)代煤化工精細(xì)化是發(fā)展必由之路，煤基PU是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煤化工精細(xì)化重要技術(shù)途徑。去年我在青島和太原參加行業(yè)會(huì)議，做了這方面報(bào)告，提出了9條煤基PU技術(shù)路線，其中煤基烯烴PU、煤基乙炔PU和煤基二氧化碳PU三條技術(shù)路線，是較為現(xiàn)實(shí)的技術(shù)途徑。已被新疆、內(nèi)蒙、陜西和甘肅有關(guān)大型煤化工企業(yè)列入發(fā)展規(guī)劃中。
煤基烯烴PU路線：煤→甲醇→烯烴→PO(環(huán)氧丙烷)、EO(環(huán)氧乙烷)→PPG(聚醚多元醇)→聚氨酯系列產(chǎn)品。這條技術(shù)路線的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)低成本煤制甲醇制烯烴。中科院大連物化所已完成了新型低成本甲醇制烯烴合成路線，其綜合成本低于目前油基烯烴路線，從而為實(shí)現(xiàn)低成本煤基烯烴PU路線產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了有利條件。
煤基乙炔PU路線：煤→電石→乙炔→BDO(1,4丁二醇)→THF(四氫呋喃)→PTMG(聚四氫呋喃)→氨綸和PU彈性體系列產(chǎn)品。這條技術(shù)路線關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)煤制低成本乙炔和BDO。國內(nèi)已有多家大型煤化工企業(yè)采取多條技術(shù)途徑使其能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)低成本BDO。我國現(xiàn)代煤化工已擁有多項(xiàng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)煤基乙炔生產(chǎn)的BDO、成本低于油基的BDO，從而為制得低成本PTMEG和高端PU彈性體、氨綸等產(chǎn)品創(chuàng)造了十分有利的條件。
煤基CO2低碳循環(huán)路線。如何解決煤化工CO2排放已成為現(xiàn)代煤化工熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，煤化工CO2排放量遠(yuǎn)大于石油化工，如生產(chǎn)1萬噸甲醇會(huì)生成1.6萬噸CO2。煤基CO2低碳循環(huán)路線一但得以實(shí)現(xiàn)，不僅為現(xiàn)代煤化工提供了精細(xì)化現(xiàn)實(shí)途徑，也為PU產(chǎn)業(yè)提供了充足的、低成本原料來源，并為現(xiàn)代煤化工提供了實(shí)現(xiàn)低碳循環(huán)技術(shù)路線，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)意義巨大。
二、生物基PU是未來重要發(fā)展技術(shù)途徑
PU按其原料來源，基本上有三條途徑：植物秸稈、油脂和淀粉。目前湖北瑞姿生物科技公司以植物秸稈為原料成功地開發(fā)了阻燃級(jí)B2和B1級(jí)PU硬泡外墻保溫材料和PU仿木材料，已達(dá)到千噸級(jí)生產(chǎn)規(guī)模。油脂基PU品種較多，包括大豆油、棕櫚油、蓖麻油、松脂油等，目前國內(nèi)已達(dá)到較大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的是林科院林科所開發(fā)的松脂油基PU和廣州海珥瑪植物油脂公司開發(fā)的大豆油基PU，后者已在南通設(shè)廠。淀粉基PU國內(nèi)外均在開發(fā)，其中性價(jià)比優(yōu)勢(shì)較為明顯并已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，德國科思創(chuàng)和日本三井化學(xué)開發(fā)了生物基1，5-環(huán)戊烷二異氰酸酯(PDI)，與HDI相比，反應(yīng)活性更高，已成功地用于汽車涂料。深圳偉業(yè)實(shí)業(yè)公司正在開發(fā)聚乳酸基PU產(chǎn)品，克服聚乳酸材料韌性低、耐熱性低缺點(diǎn)。
三、CO2基PU技術(shù)途徑經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義巨大
CO2與環(huán)氧丙烷等環(huán)氧化物共聚制成脂肪族聚碳酸酯多元醇(PPC)已成為CO2基高分子領(lǐng)域十分活躍的研究課題，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所、德國科思創(chuàng)等均在開發(fā)此類產(chǎn)品，并均已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。其中科思創(chuàng)已建成年產(chǎn)5000噸生產(chǎn)裝置。江蘇中科金龍也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。煤基CO2/PU路線應(yīng)引起PU和煤基產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注。
CO2基非光氣法制MDI(或TDI)。日本某研究中心催化所報(bào)導(dǎo)在二丁基二甲氧基錫存在下，在5MPa壓力，120℃溫度下，研究了由苯胺轉(zhuǎn)化成MDI試驗(yàn)，產(chǎn)率達(dá)82%；采用2，4-二氨基甲苯為原料，TDI產(chǎn)率為49%，聲稱正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究。德國科思創(chuàng)也在研究CO2非光氣法制MDI技術(shù)。CO2非光氣法制異氰酸酯技術(shù)意義巨大，值得我國PU業(yè)界和高校、研究所探索，技術(shù)上一旦得到突破，將給全球PU產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性革命。
CO2制DMC→PCDL(聚碳酸酯多元醇)，日本已在本國、西班牙和南通建廠，產(chǎn)能已超過1萬噸。國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化空白。
DMC合成HDI(非光氣法)中科院成都有機(jī)所已完成從碳酸二甲酯合成六亞甲基二異氰酸酯的小試。
CO2作為PU軟泡和硬泡發(fā)泡劑，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
四、被動(dòng)式超低能耗綠色建筑為PU外保溫材料帶來新機(jī)遇
超低能耗建筑的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：更加節(jié)能、更加舒適、更好空氣品質(zhì)、更高質(zhì)量保證。超低能耗建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層厚度大，以普通模塑聚苯板(EPS)為例，嚴(yán)寒地區(qū)保溫層厚度要達(dá)到300mm左右。對(duì)于外墻外保溫系統(tǒng)，保溫層厚度增加，會(huì)影響固定的可靠性及耐久性，外飾面的種類也受到限制。因此，國家住建部頒發(fā)的技術(shù)導(dǎo)則中明確表明：“保溫材料選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用高性能保溫材料，并在同類產(chǎn)品中選用質(zhì)量和性能指標(biāo)優(yōu)秀的產(chǎn)品，減少保溫層厚度?！?無疑聚氨酯保溫材料是最佳的選擇之一。
黃茂松教授與薛梅合影
