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聚氨酯产业发展历程及其产业链与生产工艺分析

发布时间:2022-07-18  来源:立鼎产业研究网  点击量: 2103 

——聚氨酯(polyurethane, PU)是由基础化工品异氰酸酯和多元醇缩聚合成的高分子树脂。聚氨酯具有高强度、耐磨耗、抗撕裂、挠曲性能好、耐油和良好的血液相容性等优点,广泛应用于家居、家电、交通、建筑、日用品等行业,是重要的工程材料。1937 年德国化学家拜尔利用 1,6-己二异氰酸酯和1,4-丁二醇的加聚反应制成线性聚氨酸树脂,开启了聚氨酸树脂的研究和应用。二战期间德国已经建立起具有一定生产能力的聚氨酸实验厂,二战后美国、英国、日本等国家引进德国技术开始聚氨酯的生产与开发,聚氨酯行业开始在世界范围内发展起来。我国自20 世纪60年代开始独立研制和发展聚氨酯树脂,目前已成为全球最大的聚氨酯生产国和消费国。

20 世纪全球聚氨酯发展标志性事件


资料来源:公开资料

聚氨酯分为聚酯型和聚醚型。聚氨酯单体结构主要由上游原料和目标性能而定。聚酯型由聚酯型多元醇和异氰酸酯反应生成,属于刚性结构,一般用于生产硬度和密度大的发泡海绵、面漆以及塑胶板材。聚醚型由聚醚型多元醇和异氰酸酯反应得到,分子结构为软段,一般用于生产弹性记忆棉和防震缓冲垫。目前许多聚氨酯生产工艺将聚酯和聚醚多元醇按照一定比例重新混合,确保产品柔韧度适中。

聚氨酯合成的主要原料为异氰酸酯和多元醇。异氰酸酯是异氰酸的各种酯类总称,以-NCO 基团的数量分类,包括单异氰酸酯 RN=C=O、二异氰酸酯 O=C=NRN=C=O以及多异氰酸酯等;也可以分为脂肪族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯。目前芳香族异氰酸酯的使用量最大,如二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI)等。MDI TDI是重要的异氰酸酯品种。

——聚氨酯上游原料主要为异氰酸酯和多元醇,中游初级制品包括泡沫塑料、弹性体、纤维塑料、纤维、鞋革树脂、涂料、胶粘剂和密封胶等树脂制品,下游为家居、家电、交通、建筑、日用品等行业。

聚氨酯产业链


资料来源:公开资料

注:聚氨酯CASE为聚氨酯涂料、胶粘剂、密封胶、弹性体等应用的统称

聚氨酯行业技术、资金、客户、管理和人才壁垒高筑,行业准入门槛较高。

1)技术与资金壁垒。上游异氰酸酯的生产是聚氨酯产业链中技术壁垒最高的环节。特别是MDI,被认为是化工行业综合壁垒最高的大宗产品之一。异氰酸酯合成工艺路线较长,包括硝化反应、还原反应、酸化反应等。光气法是目前工业化生产异氰酸酯的主流技术,也是唯一能够实现异氰酸酯大规模生产的方法。但光气具有剧毒,且反应需要在强酸条件下进行,对设备和工艺要求较高。此外,MDITDI等异氰酸酯类化合物极易与水发生反应变质,同时凝固点较低,对生产技术是极大的挑战。

2)客户壁垒。聚氨酯材料品质将直接影响下游各行业产品的性能,不同客户根据自身产品特性确定供应商后不会轻易更换,因此将对行业新进入者形成壁垒。

3)管理与人才壁垒。聚氨酯行业面对下游客户分散的产品型号需求,需要制定一整套精细的采购、生产、销售、服务体系,同时需要培养具有丰富生产管理经验的高水平专业从业人员,具有较高的管理壁垒。

聚氨酯产业链上游MDITDI的生产路线


资料来源:百川盈孚


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