聚氨酯泡沫的發展概況

聚氨酯泡沫的發展起源，可追溯到20世紀40年代。第二次世界大戰期間，德國拜耳實驗室的研究人員用二異氰酸酯與多元醇為原料，制得了硬質泡沫塑料、膠黏劑和涂料等。聚氨酯泡沫的重量輕、易加工成型、比強度高等性能引起了美國工業，特別是與空軍有關工業的興趣，1946年后也開展了硬質聚氨酯泡沫的研究工作，在古德伊爾航空公司、洛克希德航空公司進行硬質聚氨酯泡沫（以下簡稱聚氨酯硬泡）的制造，用于飛機夾芯板材部件。

1952年，拜耳公司有關資料了軟質聚氨酯泡沫（以下簡稱聚氨酯軟泡）的中試研究成果。1952～1954年，拜耳公司又開發了用異氰酸酯和聚酯多元醇為原料，采用連續方法生產聚酯型軟質聚氨酯泡沫的技術，并開發了相應的生產設備。聚酯型軟質泡沫塑料雖然性能優良，但成本較高，因此人們尋找比聚酯價廉的原料。美國杜邦公司等將以廉價的氧化烯烴、蓖麻油等為原料制備聚醚多元醇用于軟質聚氨酯泡沫的生產，用這種聚醚多元醇制得的制品，性能較好，價格較低，使聚氨酯工業又發生了一次重大的突破。聚氨酯泡沫的新產品、新工藝和新設備不斷被開發。

聚氨酯軟泡以及聚氨酯硬泡開始工業化發展是在20世紀50年代末至60年代。在1958年年底，美國莫貝公司和聯碳公司采用了催化活性高的三亞乙基二胺作為發泡催化劑，并結合采用有機硅表面活性劑配方，開發了“一步法”工藝技術。這是泡沫生產技術的重大突破，至今廣為采用。隨著一步法泡沫生產技術的成功開發，軟泡連續法生產工藝及設備的開發，以及價格較低的聚醚多元醇在20世紀60年代的大量工業化生產，聚氨酯軟泡首先獲得了應用。20世紀60年代中期，冷熟化半硬泡和自結皮模塑泡沫被開發，1964年美國聯碳公司開發了聚合物多元醇，發展了軟泡新品種，20世紀70年代在高分子量高活性聚醚多元醇的基礎上開發了冷熟化高回彈泡沫。20世紀70年代在60年代的連續水平發泡工藝的基礎上開發了聚氨酯軟泡的Maxfoam平頂發泡工藝、垂直發泡工藝，使塊狀聚氨酯軟泡的工藝趨于成熟。后來，有各種新型聚醚多元醇及勻泡劑被開發出來，開發了各種模塑聚氨酯泡沫。

在20世紀60年代前后，低黏度的聚醚多元醇和低揮發性的多苯基多亞甲基多異氰酸酯（PAPI）的開發，低氣體熱導率的發泡劑一氯三氟甲烷（CFC-11）的發現，新型泡沫穩定劑和高效催化劑的開發，以及增進效率高的發泡機械的開發，促進了硬質聚氨酯泡沫的發展和應用。現場噴涂工藝使硬質泡沫塑料的應用范圍得到進一步擴大。

我國的聚氨酯泡沫起步于20世紀50年代中后期，我國一些科研單位如上海市輕工業研究所、天津市紡織研究所先后開展了聚酯型及聚醚型聚氨酯泡沫的研制。1963年，江蘇省化工研究所、南京大學化學系以及南京塑料廠協作攻關，在國內首先成功研制出一步法聚醚型聚氨酯軟泡生產工藝，并于1966年建成聚醚多元醇、勻泡劑（水溶性有機硅“發泡靈”）以及國產設備的聚氨酯軟泡生產裝置。20世紀60年代中期，上海塑料制品六廠、天津紡織科學研究所等單位分別從英國引進連續水平發泡機生產塊狀軟泡。20世紀80年代初，各泡沫廠先后引進多條生產線，生產水平有了大幅度的提高。聚氨酯硬泡1964年才開始研究，20世紀70年代中期才有一定規模的小工業裝置生產，先用于船舶、冷庫、石油化工管道保溫等，以后冰箱冷柜成為硬泡的一個主要應用領域。由于原材料配套工業以及應用開發工作基礎薄弱，發展緩慢。1978年全國以泡沫塑料為主的聚氨酯制品產量僅5000t左右。在20世紀80年代才開始進入快速發展階段，特別是近10年來國民經濟的快速發展，以及跨國大公司進入中國市場，聚氨酯泡沫以及整個聚氨酯工業進入高速發展期。1984年我國聚氨酯泡沫產量估計約2萬噸，1986年約4萬噸，1988年約9.1萬噸（軟泡約4.6萬噸，硬泡約4.5萬噸），1994年約20萬噸，2000年約44萬噸（軟泡26萬噸，硬泡18萬噸），2004年約103萬噸（軟泡55萬噸，硬泡48萬噸），2006年約148萬噸（軟泡73萬噸，硬泡75萬噸），2007年約157萬噸（軟泡75.5萬噸，硬泡81.4萬噸）。

發泡助劑氟里昂替代技術經過10多年的探索與實踐已逐步成熟，形勢也明朗化。在我國，聚氨酯軟泡生產中的CFC替代，大多以二氯甲烷生產線作為過渡，以及全水發泡-軟化技術等。對于零臭氧潛值（ODP）發泡劑替代技術，有以二氧化碳為發泡劑的生產裝置。自結皮泡沫以一氟二氯乙烷（HCFC-141b）和二氟一氯甲烷（HCFC-22）作為過渡路線，而以全水發泡為技術的自結皮泡沫塑料生產，在國內也同時得到應用。在聚氨酯硬泡生產方面，對于熱導率要求不太嚴格的場合，全水發泡技術使用得比較普遍，而對于絕熱要求高的場合，如建筑保溫板材，國內大都以HCFC-141b作為過渡性替代品。在冰箱行業，一度以HCFC-141b作為發泡劑，現在以使用環戊烷為主。中國已于2007年7月1日宣布禁用CFC-11。近年來，各大企業開始研發并推出HCFC-141b的理想替代品。其中物理性能和泡沫性能與HCFC-141b接近并在國際上最主要的三種替代品是HFC-245fa、HFC-365mfc和環戊烷等。