【正文】 發(fā)展離不開中國。 5. 建筑節(jié)能將成為推動我國 聚氨酯 產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要動力 在全球能源形勢日趨嚴(yán)峻背景下，節(jié)能已成為我國國民經(jīng)濟(jì)能否可持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。在我國能源消耗中，建筑節(jié)能已占全社會總能耗的 %，因此已成為實現(xiàn)我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決策的一個極為重要的緊迫任務(wù)，也是我國要長期堅持的、不可動搖的國策。 我國目前擁有世界上最大的建筑市場，而目前我國新建筑中 95%以上仍是高能耗建筑。 若不采取有效節(jié)能措施，到 2020 年全國能源將有 50%消耗在建筑上。根據(jù)城鄉(xiāng)住房建設(shè)部建筑節(jié)能具體目標(biāo)：到2020 年全國城鎮(zhèn)新建建筑實現(xiàn)節(jié)能 50%，到 2020 年北方和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)新建建筑實現(xiàn)節(jié)能 65%。 聚氨酯 硬泡具有優(yōu)越的保溫性能、優(yōu)良的力學(xué)性能、防水性能和防火性能，是實現(xiàn)國家建筑節(jié)能目標(biāo)不可缺少的一種理想建筑保溫材料。按照中國建筑市場每年新增建筑面積 20 億 m2和對 400 億 m2既有建筑每年以 20 億 m2節(jié)能改造計算，今后幾年我國建筑節(jié)能每年需 聚氨酯 硬泡保溫材料約 200 萬 t。根據(jù)建設(shè)部的規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)測到 2020 年， 聚氨酯 建筑保溫比例將達(dá)到整個保溫市場的 20%，超過 億 m2，年市場總量為 500 億～ 600 億元， 聚氨酯 硬泡建筑節(jié)能市場潛力巨大。 聚氨酯 產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展 在國家振興汽車工業(yè)一系列政策頒布后，我國汽車工業(yè)呈現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺趨勢， 2020 年我國汽車年產(chǎn)量將突破 1000 萬輛大關(guān)，中國已成為世界第一汽車大國，中國汽車消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的比例已達(dá)12%，且呈上升趨勢。汽車工業(yè)的強(qiáng)勢發(fā)展有效地拉動了我國 聚氨酯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在金融危機(jī)下，汽車工業(yè)已成為推動我國 聚氨酯 產(chǎn) 10 業(yè)發(fā)展的一 個新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。 汽車輕量化、舒適化、環(huán)保和安全等性能是現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展方向。 聚氨酯 材料在汽車上的應(yīng)用，在某種程度上是衡量一個國家汽車工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。在美國， 聚氨酯 材料在汽車上的應(yīng)用超過其它車用塑料材料；在德國， 聚氨酯 用量僅次于 PVC；在日本和中國，聚氨酯 在汽車上用塑料品種僅次于 PP 和 PVC，排列第三。由此可見，隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)不斷提升，產(chǎn)量不斷增加， 聚氨酯 材料在汽車上應(yīng)用前景將越來越廣闊。 汽車工業(yè)常用的 聚氨酯 材料制品形式主要包括軟質(zhì)、硬質(zhì)、半硬質(zhì)泡沫， 聚氨酯 彈性體（含 T 聚氨酯 、 C 聚氨酯 、微 孔彈性體等）、膠粘劑、密封劑、涂料以及 聚氨酯 復(fù)合材料等。全球汽車制造業(yè)對 聚氨酯 材料年使用量超過 100 萬 t。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，一輛高檔轎車上的 聚氨酯 平均應(yīng)用量為 22 kg，最高用量為 30 kg。我國一輛轎車的聚氨酯 平均用量為 18～ 20 kg，目前我國汽車工業(yè) 聚氨酯 材料年需求量大致為 20 萬 t 左右。 7. 輕紡工業(yè)是拉動我國 聚氨酯 產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)勁的動力因素 我國目前是全球 5 大 聚氨酯 產(chǎn)品制造中心，包括家具、家電、皮革、制鞋和氨綸。同時這 5 大系列 聚氨酯 產(chǎn)品也是我國最主要的 聚氨酯 外貿(mào)出口商品。我國 80%的 聚氨酯 軟泡消費(fèi)于家具， 70%的 聚氨酯硬泡消費(fèi)于家電，由此推算，我國每年這 5 大系列 聚氨酯 消耗量已占我國 聚氨酯 產(chǎn)品總量 50%左右。這些都充分表明輕紡工業(yè)是拉動我國聚氨酯 產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)勁的動力因素。 近年來，人們在家具消費(fèi)觀念正在轉(zhuǎn)變和突破，由以往對功能性的追求發(fā)展為個性化、時尚化、功能性、裝飾化、美觀化、環(huán)?；?， 11 因此家具的更新速度也會逐步加快。由于家具產(chǎn)品的生產(chǎn)中大量使用聚氨酯（ PU）海綿，因此家具產(chǎn)品床墊、沙發(fā)等對 PU 海綿需求也將保持穩(wěn)定增長。 家具行業(yè)人士表示，目前國內(nèi)的床墊消費(fèi)習(xí)慣與美國不同， 美國人一直是把床墊當(dāng)成易耗品，更換期為 6 各月至 1 年，而在國內(nèi)，床墊一直是更換期 7 年左右的耐用品。隨著求新、求變將成為未來家具消費(fèi)的主流， 消費(fèi)觀念的改變，也將使得加速家具更新逐步速度，因此中國國內(nèi)床墊、沙發(fā)市場需求正在迅速擴(kuò)張。 此外，床墊周期性更新、國內(nèi)住宅建設(shè)逐年遞增、每年 1000 萬對青年結(jié)婚、每年 11000 家星級賓館 120 余萬套客房的床墊更新也將為國內(nèi)軟墊市場帶來龐大需求也保證了對 PU 海綿需求穩(wěn)增。 綜上所述，我國聚氨酯產(chǎn)品生產(chǎn)量和消費(fèi)量都在增長，尤其是 聚氨酯海綿 在 家具 、 室內(nèi)裝潢 、 汽車、工業(yè)包裝 等 領(lǐng)域 需求很大 ，產(chǎn)品市場前景看好。 12 第三章 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 本項目本著以市場和產(chǎn)業(yè)政策為導(dǎo)向、以競爭力和效益為中心的原則確定產(chǎn)品方案，根據(jù)場地和設(shè)備的能力確定生產(chǎn)規(guī)模。 該項目主要產(chǎn)品為聚氨酯海綿及深加工配套產(chǎn)品，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)聚氨酯海綿8000 噸，其中深加工海綿制品 4000 噸。 GB 10807 軟質(zhì)泡沫聚合材料壓陷硬度試驗方法 GB 10808 軟質(zhì)泡沫塑料撕裂性能試驗方法 產(chǎn)品顏色： 紅色、藍(lán)色、黃色、橙色、紫羅蘭色、綠色 產(chǎn)品密度： 回彈率： 30%70% 壓陷硬度： 25%， 40%， 65% 壓縮變形率： 視產(chǎn)品級別而定 產(chǎn)品特點(diǎn)：具有質(zhì)輕、拉伸等物性強(qiáng)度好，耐藥耐水，品種齊全，適用于各種二次加工與組合，選擇范圍廣 適用產(chǎn)品：家居用海綿（如沙發(fā)坐墊、床上用品等） 13 第四章 工藝技術(shù)及設(shè)備 概述 聚醚型海綿 (俗稱聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料 )，是把含羥基的聚醚樹脂與甲苯二異氰酸酯反應(yīng)構(gòu)成聚氨酯主體，并由水與甲苯二異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳發(fā)泡制成海綿制品 。 聚醚型海綿具有 重量輕 、耐寒、防震、吸音、吸塵良好性能。廣泛用作坐墊、床墊 、衣服襯里、過濾、吸音 、吸塵、防震、包裝材料。 聚醚型海綿生產(chǎn)方法以一步法為最佳，設(shè)備較少，工藝簡便，操作容易，只需將原料按配比混合均勻倒入模具內(nèi)發(fā)泡數(shù)分鐘即制成海綿制品。 本項目 工藝 生產(chǎn)流程 主要原材料 聚醚多元醇 海綿多采用聚醚丙二醇、聚醚丙三醇，其官能度少（ 23），羥值低，分子量大。分子式為： CH3CHO（ C3H6O)m（ C2H4O） nH H2O（ C3H6O） m(C2H4O） nH 有機(jī)異氰酸酯 最常用的是甲笨二異氰酸酯，簡稱 TDI，有兩種異構(gòu)體，即 2，4TDI， 2， 2， 4 TDI 占 80%， 2， 6TDI 占20% 。 水 （發(fā)泡劑） 在生產(chǎn)海綿中，水不可缺少，水與 TDI 反應(yīng)放出 CO2氣體，同 14 時起著鏈增長作用。 催化劑 促進(jìn)聚醚多元醇與異氰酸反應(yīng)使鏈增長的催化劑有辛酸亞錫、二丁基錫。促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)并能促進(jìn) 異氰酸酯與水之間反應(yīng)放出的 CO2氣體的催化劑有三乙醇胺、三乙烯二胺、三乙胺等。 泡沫穩(wěn)定劑 泡沫穩(wěn)定劑的作用是降低泡沫體表面張力，有利于氣泡的形成，并且作為原料的乳化劑，使其成為均勻的混臺物，保證整個泡沫生成反應(yīng)均勻進(jìn)行。聚氧烯烴與聚硅氧烷共聚而成的水溶性硅油，是常用的泡沫穩(wěn)定劑。用量一般為聚醚的 1％左右，在調(diào)節(jié)配方時用量有所減增。如在配方中，水用量在 份， 100 份聚醚以上時，每當(dāng)水量增加 5 份時，硅油一般增加 份。硅油在生產(chǎn)實踐中證明，它不是一般性的輔助劑，而是關(guān)鍵組份之一。它能使氣 泡細(xì)密均勻，當(dāng)體系處于粘性階段時，它使氣孔壁穩(wěn)定。氣孔壁能生長到適合于開孔的厚度，為最后開孔創(chuàng)造條件。 填料 在泡沫體中加入一定量的填料 ，可以提高泡沫制品的壓縮負(fù)荷性能，同時也可以降低成本。常用的填料有滑石粉 。新近又有了 “功能填充劑 ，用量為 15～ 25％，此填 充劑細(xì)度高，著色力強(qiáng)，與樹脂混溶性好，并使泡沫體的彈性、密度、顏色等都有較好的改善。 反應(yīng)原理 海綿的合成過程中，主要是有鏈增長反應(yīng)、發(fā)泡及交聯(lián)等過程，這些反應(yīng)與原料的分子結(jié)構(gòu)、官能 度、分子量等有關(guān)。 擴(kuò)鏈反應(yīng) 異氰酸酯與二官能度聚醚多元醇擴(kuò)鏈反應(yīng)，由于反應(yīng)中異氰酸 15 過量 5%左右，所以擴(kuò)鏈最終產(chǎn)品為 異氰酸酯基團(tuán)，這樣反復(fù)進(jìn)行促進(jìn)使鏈迅速增長。 發(fā)泡反應(yīng)伴隨著鏈增長 在生產(chǎn)海綿的過程中，發(fā)泡氣體主要來源于 TDI 與水反應(yīng)，生成大量 CO2 氣體，同時新生成胺又與 異氰酸酯反應(yīng)生成脲鍵化合物，這樣反復(fù)進(jìn)行伴隨著鏈增長。 交聯(lián)反應(yīng) 交聯(lián)反應(yīng)對制備海棉非常重要，發(fā)生過早過晚，都會導(dǎo)致海綿的質(zhì)量下降甚至報廢。 （ 1） 多官能度 化合物交聯(lián) 。 聚醚多元醇與異氰酸酯反應(yīng)直接影響海綿密度，交聯(lián)點(diǎn)分子量為 202020200，分子量越小，交聯(lián) 密度越大，泡沫的硬度越高，柔軟性、彈性相對下降。 （ 2） 水與異氰酸酯反應(yīng)生成脲鍵化合物，進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng)生成三向結(jié)構(gòu)縮二脲交聯(lián)化合物。 （ 3） 脲基甲酸酯交聯(lián) 。 氨基甲酸酯基中的氮原子上的氫與異氰酸酯反應(yīng)生成三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)的脲基甲酸酯。 生產(chǎn) 工藝 流程 工藝流程 配料→混臺 → 發(fā)泡 → 熟化 → 脫模 → 切片 操作步驟和方法 ①組 份 A 組份；聚醚 +發(fā)泡劑 +催化劑 +穩(wěn)定劑 +外發(fā)泡劑 +填料。 B 組份：甲苯二異氰酸酯。 ②混合發(fā)泡 按配比稱料， 將 A 組份料混臺均勻，迅速將 B 組份料并人 A 組內(nèi) 16 高速攪拌均勻倒入模具內(nèi)發(fā)泡，固化數(shù)分鐘后脫模熟化處理，根據(jù)所需厚度切片。 技術(shù)關(guān)鍵 ①甲苯二異氰酸酯的異構(gòu)比 80／ 20 為最佳。甲苯二異氰酸酯指數(shù)控制在 103～ 107%，指數(shù)過高會使泡沫形成大孔和 閉 孔，還會使熟化時間延長 。尤 其在大型塊狀低密度泡 沫 制品時，導(dǎo)至放熱可延至數(shù)小時之久， 使泡 沫中心溫度長期過高而引起焦化，甚至起火。指數(shù)過低 (例如在 100%以下時 )，則泡沫制品的密度和 回彈都會下降，而且泡抹出現(xiàn)細(xì)小裂縫，工藝重復(fù)性亦較差。 ②外發(fā)泡劑 （水） 不僅可以降低泡抹體的密度，提高制品的柔軟度，還可以移去反 應(yīng) 熱。在大型塊狀發(fā)泡中防止中心焦化，通常加人一定量的 水， 但在發(fā)泡中隨著 水 增加用量 ，催化劑亦隨之相應(yīng)適當(dāng)增加，否則 水 用 量 過多會延長泡抹體的后熟化 。每當(dāng) 水 增加 5 份時 ，硅油應(yīng)增加 ～ 份。 ③催化劑的影響。通常采用有機(jī)錫和叔胺類的復(fù)活催化 劑 體系，有機(jī)錫催化劑有利于 NCOOH反應(yīng) ，而叔胺類催化劑有利于 NCO— H20反應(yīng)， 因而控制 不同 錫一胺催化劑配比即可控制鏈增長和 發(fā)泡反應(yīng)。在一定的 制 品密度情況下，合適地選擇催化劑配比，即可控制泡沫的開孔 率和孔徑大小及其空 穴負(fù)荷值 。 增加錫用量一般可以得到孔徑細(xì) 小的開孔泡沫，但過多，則會增加閉 孔 率。必須通過試配選擇合適用量使泡誅制品的各項性能達(dá)到最佳值。 ④泡沫穩(wěn)定劑。其作用主要為降低物料表面張力，使泡沫膜壁具有彈性，防止泡沫壁破裂，直至分子鏈增長和交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行至物料達(dá)到凝固，因而它是一步法聚醚型海綿生產(chǎn)中的關(guān)鍵原料，必須嚴(yán)格控制使用。 17 ⑤溫度對泡沫的生成反應(yīng)十分敏感，物料及發(fā)泡溫度的變更，都會影響發(fā)泡操作及物理性能。因而溫度的控 制，是發(fā)泡工藝穩(wěn)定的重要條件之一，物料溫度控制在 20～ 25℃ +1℃。 ⑥攪拌速度和攪揮時間反應(yīng)發(fā)泡過程中加入能量的多少，對泡沫體結(jié)構(gòu)有一定影嗬。如果攪拌失 調(diào)， 泡沫 表面 會出現(xiàn) 大量 氣 泡 并 產(chǎn) 生開裂等缺陷。 A 組份混合時速 度 為 lO00r／ min ； B 組份并入 A 組份高速攪拌速度為 2800～ 3500r／ min，