行業動態

TPU及其復合材料用途廣闊

  根據中國聚氨酯(PU)工業協會的最新統計,截至8月,聚氨酯原料MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)的國內產能已經飆升至302萬噸/年,但受全球經濟復雜多變及中國經濟增速放緩的影響,國內聚氨酯下游需求增速同步放緩。MDI行業產能已進入全面過剩時代。    聚氨酯的應用領域主要集中在家電、制革、制鞋、紡織等勞動密集型的制造業,這些行業由于匯率變化、勞動力成本上升等原因,需求開始下降,而近幾年,我國汽車工業快速發展,對聚氨酯的需求開始逐步上升。    輕量化時代,節能和環保已成為汽車制造的主要課題。汽車設計師和工程師不斷探尋合適的新材料,在汽車上大量使用塑料零部件,而聚氨酯材料憑借在塑料材料中性能優異、品質良好等特點,受到人們的普遍關注,同時使用量也在不斷加大,此外,隨著現代科技的發展,聚氨酯在汽車工業中的用途也越來越廣泛。    PU是實現汽車材料輕量化的關鍵材料    在應用于現代汽車的所有塑料中,聚氨酯的用量不僅是最大的,而且其應用范圍也是無與倫比的:從車箱到外部件,從軟質到硬質,從輕型到致密型,一直到高強度的玻纖增強制品,隨處可見聚氨酯的應用。包括汽車座椅、坐墊、頭枕、地墊、儀表盤、遮陽板、門板、頂棚襯里等內飾件,以及汽車涂料、天窗、輪胎、隔音降噪材料、密封材料等領域都要用到聚氨酯硬泡、半硬泡、軟泡、自結皮、聚氨酯彈性體、膠黏劑、聚氨酯涂料、合成革、水性聚氨酯等產品。    汽車工業制品的需求量主要由銷售量決定,據汽車工業協會發布的銷量數據顯示,2014年我國汽車銷量達到2349.19萬輛,同比增長6.86%。盡管全球范圍內汽車的銷售量保持緩慢的增長,但在未來幾年內,世界汽車銷量仍將以2%~3%的速度增長。    目前技術發達國家轎車平均塑料用量120 kg/輛,德國轎車平均塑料用量300 kg。我國轎車平均塑料用量80~100 kg/輛,奧迪A2型汽車用量為220 kg。到2020年,技術發達國家轎車平均塑料用量將達到500 kg/輛以上。BASF制造了全PU車身跑車,其最高時速可達270 km。采用了RRIM技術,該PU車身是一種  碳纖維增強微孔PU彈性體  復合材料。    TPU及其復合材料用途廣闊    目前在轎車中應用的塑料件材料主要是PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PU和PA(尼龍)四種材料。汽車塑料件的發展方向是不斷推出性價比優良、并可回收再生的材料。而熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)材料可發揮其獨特的優勢。TPU已被用于汽車車體的多種構件,包括TPU塑料合金,如TPU與PP、PVC、PA等塑料構成性價比優良的復合材料,可在汽車工業中發揮重大作用。TPU橡膠復合材料:TPU與多種橡膠構成的復合材料在汽車工業中具有重要用途。   ?。?)TPU/PP(聚丙烯)塑料合金    目前國內外正在開發針對汽車TPU-PP玻纖(包括長纖和短纖)的增強橡塑復合結構材料,此種材料具有質輕、性價比優良、可回收等優點,可望能廣泛用于汽車內外飾件,如保險杠及其支架,車上各種支架和結構框架等,一旦開發成功,則TPU在汽車上的應用將大幅增大。   ?。?)TPU/PC(聚碳酸酯)塑料合金    TPU/PC共混合金可改善PC的韌性、應力開裂性、斷口敏感性、耐溶劑、耐化學品性,同時可降低PC的成型加工溫度,在汽車工業擴大了其應用范圍。   ?。?)TPU/PVC塑料合金    TPU/PVC合金可明顯提高PVC伸長率(可替代有毒的DOP增塑劑)擴大了PVC應用領域。近來報導反應性共混技術制備TPU/PVC合金。首先將PVC溶解在TPU的原料二元醇中,隨后加入異氰酸酯進行原位聚合,形成TPU/PVC合金,性能優于一般的TPU/PVC共混合金,在汽車領域,擴大了應用范圍。   ?。?)TPU/PA6(尼龍6)塑料合金    尼龍6是尼龍中性價比最優、用途最廣的工程塑料。PA6具有強度高、耐腐蝕、耐油和自潤滑性優良等特點,但存在沖擊韌性不高、吸濕性較大缺點。因而限制了其應用領域。TPU彈性體具有高強度、高彈性、高耐磨性等特點,但存在耐溫性不高的缺點。開發TPU/PA6工程塑料綜合了上述兩種材料的優點,克服其缺點,將是一種新型高性能復合材料。在汽車工業具有廣泛的應用價值。    TPU塑料合金和TPU橡膠復合材料均具有可回收再利用優點,目前我國已有5000多萬輛廢舊車輛,每年將有1000萬輛舊車需進行改造和作廢。歐美先進國家對汽車工業用塑料件明確提出了可回收率指標和可利用率,要求汽車塑料可回收率達到95%以上、可利用率達到90%以上。我國發改委、科技部、環保局聯合制定了汽車部件回收利用技術政策“到2017年我國汽車可回收率要求達到95%以上、可利用率達到85%”。TPU是一種可回收的熱塑性彈性體,但是目前TPU在我國汽車工業上的年消費量只有3萬t左右,TPU塑料合金等復合材料無疑給新型TPU彈性體材料在汽車上的應用提供了新的巨大市場機遇。    PU  復合材料在汽車領域前景如何    近期,據外媒報道,新款奔馳smartfortwo在蜂窩夾層結構頂篷中使用了ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料,其頂篷模塊由蜂窩夾層和  玻璃纖維襯墊組成。    ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料是由巴斯夫研發,具有密度低、可被熱活化等特點,通過浸漬工藝完成水沫,然后和A類薄層材料一起被壓鑄成形。隨后聚氨酯開始在夾層邊緣發泡并在薄層、增強型襯墊和蜂窩芯材之間形成一種固體符合材料。    據了解,得益于新型材料的使用,新款奔馳smartfortwo的頂篷重量較普通頂篷減輕了30%左右,但依然保持較好的強度和抗彎剛度。    作為世界聚氨酯生產和消費第一大國,2013年我國聚氨酯產銷量占全球市場份額40%以上,此前我國聚氨酯關鍵原料MDI長期依賴進口,直到萬華化學自主開發的大規模MDI、TDI、ADI、TPU等核心技術,由此打破了德國的拜耳、巴斯夫和美國的陶氏、亨斯曼四大跨國公司壟斷的格局,有力地促進了中國聚氨酯產業健康發展。    萬華化學還相繼研發成功了高性能的熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、改性異氰酸酯、聚氨酯組合料及其應用技術、環保綠色先進表面材料等新產品,發展循環經濟。    針對汽車發展的新趨勢,萬華化學開發了一系列的車用聚氨酯產品解決方案,開發了全新的座椅、吸音泡沫、自結皮泡沫玻纖增強聚氨酯材料、聚氨酯涂料等產品。    汽車座椅是汽車內用量最大的聚氨酯部件之一,其發展趨勢是輕量化、低密度、低厚度、安全環保、低氣味、高舒適性和耐久性。對此,萬華化學開發了一系列應用于發泡汽車座椅系統的改性MDI產品,具有優異的物理性能和耐久性,不僅可以滿足汽車行業日益提高的要求,還有較大的加工寬度和較寬的密度范圍。    該公司針對玻纖增強聚氨酯復合材料開發了適用于長玻纖注射成型工藝(LFI)、噴涂蜂窩工藝(PHC)、結構反應注射成型工藝(SRIM)的系統料。其中,LFI系統料可以用于客車和卡車儀表板、行李架蓋板、風道產品,PHC系統料可用于天窗、后備箱擱物板等材料,SRIM系統料可用于汽車天窗。    江蘇長順集團也在車用聚氨酯領域動作頻頻,據了解,2014年該集團已經投資760萬美元,引進整套德國生產流水線,專業生產聚氨酯車頂板材、DVD隔音板、發動機罩用輕質泡沫、新型環保麻纖夾材料,生產能力達780萬平方米。公司已經服務于通用、福特、大眾、起亞、現代、奇瑞、長安等知名汽車廠家。    該公司公司是一家致力于低碳環保、科技創新的國際品牌化工企業,為汽車、電子、電器、建筑、家居等行業提供工程塑料材料、高性能復合板材、PVC表皮、聚氨酯系列產品和系統解決方案。    隨著我國汽車工業的快速發展,也為PU產業的發展提供了有利條件,在未來汽車輕量化、綠色環保和舒適安全的趨勢下,PU材料在汽車領域的應用將顯出出巨大的潛力。    更多信息請關注中國復合材料信息網
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