聚氨酯泡沫穩定劑發展現狀及建議

王 俊

（江蘇美思德化學股份有限公司，江蘇南京 210046）

在聚氨酯泡沫塑料的生產過程中的穩定劑是非常關鍵的一種助劑。通過多種材料在很短的時間內進行化學反應后最終形成聚氨酯泡沫，在整個化學反應過程中會發生發泡、凝膠等復雜過程，泡沫穩定劑在整個反應過程中發揮出了調節作用，保證聚氨酯材料的均勻性和穩定性。

1 聚氨酯泡沫發展歷程

1.1 結構發展歷程

在初期針對聚氨酯泡沫進行研發過程中大量應用了聚氧化烯烴非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑等[1]，但是實際應用效果并沒有達到預期。

20世紀50年代初，西方國家提出了利用Si—O—C 有機聚硅氧烷與聚氧化烯烴進行合成的技術。在50年代末美國的莫貝公司和聯通公司提出“一步法”聚氨酯泡沫塑料的生產工藝，這一技術也一直沿用至今。但是這種結構形式的泡沫穩定劑最大的缺點是不耐水解，而且實際的儲存周期相對較短。在20世紀60年代中期，人們提出了Si—C 結構的穩定劑合成技術，這種結構的穩定劑改善了以往泡沫穩定劑不耐水解的弊端，這種結構形式成為了后期泡沫面積的主要結構類型。

1.2 性能發展過程

在聚氨酯軟泡的生產過程中，有機硅泡沫穩定劑的應用開始于20世紀50年代。而這一時期基本上所有的泡沫都是全水發泡體系，而且主要采取的仍然是Si—O—C 結構形式，因此泡沫密度相對較大，活性較低[2]。

高回彈泡沫于20世紀60年代成功研發，在泡沫的反應過程中整個體系黏度會急劇增加，這對泡沫本身的開放性和回彈性會產生一定影響，因此必須要求均泡劑能夠在反應過程中提供一定程度的開放性。20世紀60年代末期隨著聚脲多元醇等有機填料的使用，使得泡沫開孔性得到有效改善，在這種情況下對均泡劑穩泡性能提出了一定要求，DC5403就是一種非常典型的且具備良好穩泡性能的均泡劑。

可見，在發泡劑不斷更新換代的形勢下，均泡劑也在不斷的進步。另外，隨著聚氨酯工業水平的不斷提升，細的泡沫品種越來越豐富，逐漸出現了高回彈、微孔彈性體和阻燃泡沫等多種類型的泡沫產品，而這些泡沫產品在生產過程中必須要求有機硅均泡劑達到良好的匹配性，在此基礎上也使得均泡劑逐漸向著專業化、系列化方向發展。

2 聚氨酯泡沫穩定劑行業狀況探討

2.1 國內情況

作為一種非常重要的高分子材料，聚氨酯泡沫塑料在出現以后發展非常迅速，雖然我國在聚氨酯泡沫塑料的研發和生產方面相對落后，但是整體發展形勢良好，而且中國聚氨酯產品已經逐漸成長為全球最大的生產市場和消費市場。

我國在十二五期間提出了加快聚氨酯泡沫穩定劑國產化的發展戰略，目前國產產品已經在中低端市場中占據主要地位，而且從某些方面來講，國內聚氨酯泡沫產品質量和性能越來越好。但是國外進口聚氨酯泡沫穩定劑產品仍然占據著我國中高端市場的主要地位。目前我國在基礎應用研究方面的投入力度相對較差，對于穩定劑化學結構和性能之間的關系研究不夠深入，因此在新產品研發方面也處于落后地位。

2.2 市場整體形勢

聚氨酯泡沫材料的多元化和性能提升在很大程度上都依賴于助劑。而從當前的市場情況來看，助燃劑是聚氨酯泡沫塑料助劑使用量最大的一種，整體的占比達到35%左右；而泡沫穩定劑的使用量僅次于助燃劑，整體比例占到18%左右[3]。 聚氨酯泡沫塑料市場的快速發展對于泡沫穩定及發展也起到了極大促進作用。根據國內聚氨酯工業協會相關數據統計發現，從消費量看，聚氨酯泡沫穩定劑在2015年全球消費總量已經達到了160kt，實際的增長率也能夠達到3.36%左右。國內市場增長率甚至達到了8%左右。我國近幾年來工業化進程不斷加速，城市化建設的快速發展將會對聚氨酯泡沫穩定劑市場形成極大的推動作用，2020年我國聚氨酯泡沫穩定劑市場整體的消費量有望達到992kt。

3 未來主要技術發展方向

隨著環保要求的不斷提升，聚氨酯泡沫行業也需要在低碳、節能、環保、安全等方面提出更高要求。在這種形式下，新型的發泡原料和復合泡沫塑料不斷出現，對能與之實現匹配的新型泡沫穩定劑也提出更高要求，需要針對新型泡沫穩定劑不斷加大技術研發力度。

3.1 關鍵產品及技術開發

（1）與新發泡劑產品匹配的均泡劑

消耗臭氧層物質的使用在當今社會受到了廣泛限制，在未來聚氨酯硬泡發展過程中必須開發出零ODP、GWP 值較低的發泡劑[4]。目前我國在“雙高雙低”且與新型發泡劑能實現良好匹配的均泡劑研發方面仍然處在初期階段，均泡劑的各大生產廠商要與板材組合料以及冰箱生產企業應加強在該領域的合作，通過技術聯合來不斷強化新型、高性能均泡劑的技術研發。

（2）低味、低揮發、阻燃軟泡均泡劑的研發

在當今的汽車材料研發過程中輕量化是主要的研發目標，而且整個汽車工業都緊緊圍繞節能和環保展開探討。根據汽車工業發展的這一需求，加大低溫、低揮發性環保泡沫穩定劑的研發已經成為了一個重要話題。

另外，消防安全問題也成為整個社會重點關注的問題之一，在這種情況下聚氨酯軟泡防火性能也必須要得到進一步提升。與之相對應，泡沫穩定劑必須要在產品研發過程中發揮出更大的防火和阻燃性能，在此基礎上還能夠讓聚氨酯泡沫產品阻燃性能更好。

（3）生產工藝自動化、綠色化發展

在均泡劑的生產技術方面，目前我國大多數企業在實際操作過程中的規模還比較小，而且多數采取的都是間接法，但是目前國外一些企業在均泡劑的生產工藝方面已經實現了自動化和規模化生產，我國必須要認清這一差距，不斷加大生產工藝自動化、綠色化方面的研發。

3.2 未來技術研發趨勢

（1）強化泡沫穩定劑分子結構研究

針對有機硅表面活性劑分子結構在研發過程中會涉及到大量的變量，對有機硅表面活性劑整體分子結構和性能規律進行全面認識之后，以實際的利用性的要求為基本出發點，加大對泡沫穩定劑分子結構的研發設計力度。

（2）加大綠色環保聚硅氧烷聚合技術研發

對具有可循環利用性能的固體酸催化劑進行廣泛應用，并在此基礎上進一步拓展綠色環保工藝技術的開發，通過新技術應用來開發出新型的聚硅氧烷，進一步提升有效控制聚硅氧烷揮發性能和分子量。

（3）聚醚改性硅氧烷共聚物可控制備技術

通常情況下會使用硅氫加成技術來制備聚醚改性硅氧烷共聚物，在針對其具體的反應機理以及合成工藝進行深入研究之后，為產品和工藝開發提供足夠的理論支撐，同時從分子層面上進行深入的精細合成。

4 結束語

我國聚氨酯均泡劑在近年來取得了迅速發展，整體行業規模擴張速度非?？?，而且在生產能力和技術水平方面也有了質的提升。硬泡泡沫穩定劑目前在國內市場大部分產品已經實現了國產化，而且部分軟泡泡沫穩定劑也已經實現了國產化。在今后穩定劑行業的發展過程中，應該加大中高端產品的技術攻關力度，這樣才能提升整個行業的國際競爭力。