高性能聚氨酯扩链剂：需求引领 增长可期
聚氨酯是重要的化工新材料，因其性能卓越、用途多样被誉为“第五大塑料”。目前中国已成为全球最大的聚氨酯原材料和制品生产基地，以及聚氨酯应用领域最全的地区。
聚氨酯扩链剂作为聚氨酯的关键助剂，在聚氨酯材料合成中助力扩链和交联两种化学反应，以实现高性能、高质量的聚氨酯材料生产，例如增强聚氨酯材料制品的韧性、弹性、抗撕裂程度、耐温、耐油、耐候性和耐腐蚀性等物理和化学综合性能。
一、聚氨酯扩链剂的作用与分类
聚氨酯扩链剂一般分为胺类、醇类、醇胺类，从使用工艺体系和性能结构上看，主要以二胺类和二醇类为主。传统二醇类扩链剂如乙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇等，对聚氨酯产品性能提升有限，为普通型扩链剂。对聚氨酯材料性能提升明显的扩链剂主要是芳香族二胺、芳香族二醇两大类，称之为高性能扩链剂，其特征是含刚性苯环，可以赋予聚氨酯特别是弹性体材料优异的强度、耐磨性、耐介质等性能。
芳香族二胺类扩链剂不仅是合成聚氨酯弹性体系列材料不可或缺的关键助剂，也是环氧树脂的固化剂，还可用于合成高耐热的聚酰亚胺工程塑料，是当前使用最普遍、最广泛、数量最大的高性能聚氨酯扩链剂。
常用的芳香族二胺类扩链剂主要有3,3"-二氯-4,4"-二苯基甲烷二胺(MOCA：Ⅰ型、Ⅱ型、耐高温等)、1,3-丙二醇双(4-氨基苯甲酸酯)(740M)、4,4"-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(M-CDEA)、聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯(P-1000、P-650、P-250等)、3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA，又称E-100)、3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA，又称E-300)等产品。
MOCA扩链剂为我国最早投入产业化生产的专业型高性能扩链剂，是目前用量最大的聚氨酯扩链剂，特别在浇注型聚氨酯弹性体等领域更是不可或缺。目前国内比较知名的MOCA生产企业有苏州湘园新材料股份有限公司(子公司江苏湘园化工公司)、淮北市星光新材料科技有限公司、山东崇舜新材料科技有限公司、济宁市金泰利华化工科技有限公司(原滨海明昇化工有限公司)、池州天赐高新材料有限公司，另外还有台湾双邦实业股份有限公司、台湾三晃股份有限公司、日本和歌山精化工业株式会社。
二、聚氨酯扩链剂的发展现状
我国聚氨酯扩链剂行业发展基础相对薄弱。本世纪以来，以湘园新材料为代表的一批本土聚氨酯扩链剂企业经过多年的研发和技术积累，成功打破国外垄断，部分聚氨酯扩链剂产品性能已达到国际同类产品水平。
作为使用最为广泛的胺类聚氨酯扩链剂，MOCA的生产工艺成熟、性能稳定、成本适中、反应速度适宜，在下游应用尤其是甲苯二异氰酸酯(TDI)体系的浇注型弹性体领域积累了大量成熟的聚氨酯制品配方。MOCA的稳定性和功能性经过多年来的市场和客户实践检验，性价比较高，在行业内仍具有不可替代的作用，而且应用领域还在不断延伸扩展。
《聚氨酯工业“十三五”发展规划建议》提出，除应扩大优质扩链剂MOCA生产规模外，还应加大新型扩链剂MCDEA、E-100、HER、HQEE等产品的推广应用。在MOCA系列产品基础上，随着聚氨酯材料和制品需求的多样化，其他新型扩链剂产品也不断涌现，与MOCA产品形成差异化布局。
随着技术研发的持续推进，高性能芳香族扩链剂新型产品在反应速度、耐高温性、操作性、安全环保等方面具有特定优势，在新能源、军工、医疗等新兴领域的应用逐步成熟，用量不断提升。如P-1000、P650、P250、740M，由于其绿色、环保、无毒的特性，逐步在多个领域打开了应用市场。近年来随着更为环保的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)体系的发展壮大，与MDI体系具有较好配伍性的高性能芳香族二醇类扩链剂如HQEE、HER等的使用规模逐步增长，赋予聚氨酯弹性体优异的耐热性和撕裂强度等特异性能，除了制造浇注型制品，还可生产高性能热塑性弹性体制品，可以降解回用。在发达国家和部分聚氨酯材料性能要求较高的应用领域，740M、HQEE、HER等扩链剂正在深化应用。新型扩链剂在特定的细分领域具有差异化的优势，技术门槛相对较高，目前国内市场尚处于应用推广阶段。
三、聚氨酯扩链剂行业的发展格局
北美和西欧的聚氨酯产业经过了数十年的发展积累，市场已经较为成熟，对聚氨酯制品的性能要求较高，相比MOCA而言，新型扩链剂较的需求增长更快。
亚太地区及其他新兴国家聚氨酯消费量大，正成为全球聚氨酯需求增长的主要动力。其中亚太地区已经是全球最大的聚氨酯消费市场，占全球市场总份额约48%。未来这部分地区仍将对高性价比的MOCA保持较高需求。
我国聚氨酯扩链剂行业的技术起步总体晚于西方发达国家，但是发展速度很快。目前中国是世界最大的聚氨酯扩链剂生产国和使用国，生产的高性能扩链剂产品一半以上用于国内，近40%的产量用于出口。
其中，湘园新材料子公司江苏湘园现有1万吨/年连续化MOCA生产线，相继开发了740M、HQEE、HER、311、401、CD系列等1.6万吨/年新型扩链剂生产装置，拥有以MOCA为代表的四大系列16个新型聚氨酯扩链剂产品，合计产能达2.6万吨/年，为我国产能最大的聚氨酯扩链剂生产企业。
四、聚氨酯扩链剂下游现状及发展方向
聚氨酯扩链剂作为聚氨酯材料的重要助剂，主要应用于聚氨酯材料中的CASE体系(包括涂料、胶黏剂、密封胶和弹性体)。近年来聚氨酯弹性体已在汽车、矿山、印刷、装备、机械加工、体育、交通等多个领域实现对橡胶、塑料、金属等的应用替代。根据相关机构的统计数据，2021年中国聚氨酯CASE(弹性体、涂料、合成革浆料、密封和胶黏剂)消费量为777万吨，2016～2021年年均增长率达到11.5%。
2016年中国聚氨酯弹性体产量为92.5万吨，2021年产量达到150万吨，年复合增长率为10.2%，消费量年均复合增长率为12.5%。预计到2025年，我国聚氨酯弹性体产量将达到205.9万吨，仍保持高速发展态势。
从全球范围来看，2016年全球聚氨酯弹性体产量达到252万吨，2021年达353.9万吨，年复合增长率为7%。预计到2025年，全球聚氨酯弹性体产量将达到449.5万吨，呈快速稳步发展趋势。
随着生产规模的逐渐扩大，聚氨酯弹性体产品成本更低，品种也更多样化，市场需求提升，产业发展迅速。“十四五”期间，CASE行业要大力推动产品向水性化、无溶剂、高固含量方向发展;加大CASE用基础原材料结构设计和合成技术研发，重点关注聚天门冬氨酸酯聚脲的应用;着力开展水性化基础理论和工程技术研究;提升产品性能，开发功能型新产品，拓宽应用领域，推广弹性体类产品在轨道交通、高速公路、桥梁隧道、电力传输等新型基础设施建设领域及医疗领域的应用;推广零甲醛添加人造板用聚氨酯胶黏剂的技术应用;开发差异化、功能性、高附加值氨纶产品;加强聚氨酯防水材料结构、性能、耐久年限关联性研究和应用技术研究;推广聚氨酯材料在装配式建筑中的应用。
五、聚氨酯扩链剂行业“十四五”发展趋势
从全球范围来看，建筑领域、汽车工业、电子智能设备、新能源和环保产业的快速发展极大地拉动了聚氨酯产品的需求。全球聚氨酯巨头持续创新技术和应用，将继续推动新型聚氨酯产品研发生产。随着聚氨酯制品在下游终端市场应用领域和范围的扩大，对于聚氨酯制品的多样化需求将推动聚氨酯关键扩链剂持续创新发展。
业内专家分析，全球范围内对聚氨酯的需求将以每年4.5%的速度增长，其中在制冷、鞋业、纺织、休闲等领域，聚氨酯需求的年均增长率约为5.7%，家具、寝具和工业产品领域的需求增长稍低，预计每年为3.3%左右。而亚太地区新兴国家因受由创新技术拓展下游应用的支撑，对聚氨酯的需求每年将会达到两位数的增长。
目前聚氨酯扩链剂已经成为国家重大基础设施项目所必需的聚氨酯原材料之一。聚氨酯扩链剂行业正在加大创新投入，向环保、高效、高质量方向发展，围绕航空航天、电子信息、新能源、汽车、高铁、轨道交通、高速公路、大型桥梁、医疗保健以及国防军工等行业需求，加快新型聚氨酯扩链剂技术成果转化应用，提升聚氨酯整体产业发展水平。
聚氨酯扩链剂行业“十四五”发展方向，一是开发高质量、更具环保性能的绿色扩链剂产品，不仅在生产过程要清洁无污染，而且要在使用过程中安全环保绿色，推动聚氨酯制品制造过程的绿色化。二是进一步拓展现有扩链剂产品的用途，让现有的专业扩链剂焕发新的应用活力。国内部分聚氨酯扩链剂企业的工艺技术水平已经和跨国公司相当，但还需要进一步加强应用研究，让更多用户认识到产品的优越性，特别是推广操作方便、性能优良的液态芳香族二胺产品，并且发挥扩链剂的复配协同效应，节能降耗、降低成本。三是根据市场需求进一步研发新产品，为聚氨酯行业提供更合适、更高质量的产品，满足下游市场的需求，扩大应用范围。
(智库研报由《中国化工报》社有限公司产业发展研究中心原创出品，由徐岩、刘全昌执笔撰写。报告版权归《中国化工报》社有限公司所有，未经许可和授权不得擅自商业目的转载使用，否则本报社将依法追究法律责任。)
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