黃茂松，研究員，男，生于1936年7月，1960年畢業(yè)于北京大學(xué)化學(xué)系。退休前一直在中國航天科技集團公司第42研究所從事軍用聚氨酯彈性體研究工作。退休后繼續(xù)從事聚氨酯彈性體和聚氨酯泡沫阻燃技術(shù)研究。在TPU、CPU和PU泡沫阻燃技術(shù)方面有較豐富的理論和實踐經(jīng)驗。近年來在聚氨酯材料方面已發(fā)表了十幾篇綜述論文，產(chǎn)生了一定影響力。現(xiàn)擔(dān)任中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會專家?guī)鞂＜?、上海市聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心首席專家、上海市新材料協(xié)會特邀專家、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院特聘教授。一個初秋的午后，PU聚義堂編輯在上海采訪了黃老，請他就我國PU行業(yè)的亮點、結(jié)構(gòu)調(diào)整及發(fā)展方向進(jìn)行了全面分析和解讀。
三大亮點助力中國PU行業(yè)發(fā)展
【PU聚義堂】黃老，您好，您能給我們介紹下目前我國PU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀嗎?
【黃茂松】我國PU工業(yè)的快速發(fā)展始于上個世紀(jì)80年代，如今已經(jīng)成為我國發(fā)展速度最快、應(yīng)用前景十分看好的有機高分子材料之一。目前我國聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有三大亮點：
第一、中國聚氨酯生產(chǎn)和銷售均居全球第一，在全球影響力明顯提升。
2015年中國PU消費總量為960萬噸，占全球消費量35%，連續(xù)數(shù)年位居全球第一；另外，全球PU跨國公司將MDI、TDI、HDI、IPDI等異氰酸酯關(guān)鍵原料在中國擴大產(chǎn)能，并將PU研發(fā)中心和生產(chǎn)基地建在中國。
第二、長三角地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)和珠三角地區(qū)將成為我國乃至全球PU最為發(fā)達(dá)地區(qū)之一。
以上海為中心(含江、浙、滬、皖)的長三角地區(qū)是我國乃至全球異氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、MOCA、勻泡劑、催化劑等PU重要原料和PU革、鞋樹脂、氨綸、TPU、PU硬泡、水性PU、PU涂料、PU膠黏劑和密封劑以及PU設(shè)備制造技術(shù)等PU產(chǎn)品產(chǎn)能和產(chǎn)量最大的地區(qū)，也是PU跨國公司全球性重要研發(fā)和生產(chǎn)基地之一，未來將成為全球聚氨酯發(fā)展最發(fā)達(dá)的地區(qū)。
以煙臺為中心(含魯、京、津、冀)的環(huán)渤海地區(qū)是我國異氰酸酯、環(huán)氧丙烷、聚醚多元醇、PU硬泡保溫材料、PU彈性體、PU塑膠跑道等PU原料產(chǎn)品產(chǎn)能和產(chǎn)量最大、發(fā)展最快的地區(qū)之一，也是我國PU重要研發(fā)基地之一，未來將是我國乃至全球PU發(fā)展最快的地區(qū)。
以廣州為中心(含粵、閩、贛、湘、港、臺)的珠三角地區(qū)是我國PU對外貿(mào)易重要窗口，是海峽兩岸PU企業(yè)合作重要區(qū)域，也是PU硬泡、軟泡、PU鞋材、TPU、PU輪胎等PU產(chǎn)品最為發(fā)達(dá)、最集中地區(qū)之一，是我國乃至全球PU發(fā)展最活躍的地區(qū)之一。
第三、PU已被國家列為重點發(fā)展新材料。
在《中國制造2025》中，從國家層面，首次正式將PU列為重點規(guī)劃發(fā)展的先進(jìn)新材料，要求2025年關(guān)鍵產(chǎn)品性能質(zhì)量達(dá)到世界先進(jìn)水平，部分達(dá)到世界領(lǐng)先水平。這對PU行業(yè)既是機遇也是挑戰(zhàn)，無疑對我國廣大PU產(chǎn)業(yè)界人士是重大的鼓勵和鞭策。
發(fā)展存在問題：低端過剩，高端供血不足
【PU聚義堂】我國PU產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在哪些問題?
【黃茂松】當(dāng)前，我國PU產(chǎn)業(yè)存在的最大問題是低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，綠色、環(huán)保、高端產(chǎn)品又供血不足。
例如：低端聚醚多元醇(PPG)年產(chǎn)能已近500萬噸，市場年需求量300萬噸左右；TDI產(chǎn)能2015年已達(dá)到140萬噸，過剩率超過50%；PU板材生產(chǎn)線現(xiàn)有500多條，在建筑市場管理制度健全后，低品質(zhì)的必然會被市場逐步淘汰。另外，像氯醇法環(huán)氧丙烷(PO)、低端聚酯多元醇、溶劑型PU合成革漿料、溶劑型PU涂料和膠黏劑、低品質(zhì)PU塑膠跑道等都將被淘汰。
高端技術(shù)方面又有所欠缺：例如HDI中間原料己二腈、環(huán)保PO國產(chǎn)化生產(chǎn)工藝、高端聚醚多元醇、高品質(zhì)聚酯多元醇、新型關(guān)鍵助劑、減振吸聲PU軟泡、超低導(dǎo)熱系數(shù)PU硬泡、綠色環(huán)保PU合成革、高性能高耐久性PU鞋材等方面都有待突破。
【PU聚義堂】如何來解決低端過剩，高端供血不足的情況呢?
【黃茂松】最重要的就是去產(chǎn)能，補短板，去除落后產(chǎn)能，補綠色、環(huán)保、高端的短板。一方面要做強異氰酸酯產(chǎn)業(yè)。如MDI和TDI：應(yīng)不斷推出適于不同下游PU產(chǎn)品和國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需求的高品質(zhì)改性品種，像甘肅銀光為此成立了TDI技術(shù)研究院，專門為TDI下游PU產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)。HDI、IPDI和HMDI等，需加快其下游PU產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈推廣應(yīng)用步伐。TMXDI和DDI，需加強應(yīng)用研究和降低成本研究，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。CHDI是PU輪胎和醫(yī)用PU的優(yōu)良材料，但目前只有杜邦等公司生產(chǎn)，需進(jìn)一步突破制造技術(shù)。非光氣法ADI，國內(nèi)中科院成都有機所和山西煤炭所均在開發(fā)此項工藝技術(shù)，目前處于研發(fā)階段，需加快產(chǎn)業(yè)化步伐。
另一方面，積極開發(fā)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)所需PU材料。如汽車工業(yè)中所需的玄武巖纖維基PU復(fù)合材料、PU復(fù)合輪胎和大型實芯輪胎、TPU內(nèi)胎;高鐵所需要的無砟軌道灌封填充膠、高速鐵路用道砟膠、彈性墊板、PU枕木；城市非開挖管道修復(fù)需要用到的PU樹脂；深水海底輸油管道所需的PU復(fù)合材料保溫管、澆注PU彈性體膠黏劑；改性瀝青道路所需的PU改性劑；輸電網(wǎng)用PU復(fù)合材料電線桿；3D打印TPU材料。
黃茂松教授與薛梅
未來技術(shù)方向：煤基PU、生物基PU、CO2PU、被動式超低能耗綠色建筑
【PU聚義堂】當(dāng)前，PU行業(yè)有哪些新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用是值得行業(yè)共同關(guān)注的呢？這些新的技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用在國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化的情況如何?
【黃茂松】關(guān)于新技術(shù)這些，我主要提以下幾點：
一、煤基PU是中國特色的PU發(fā)展途徑。
現(xiàn)代煤化工精細(xì)化是發(fā)展必由之路，煤基PU是實現(xiàn)現(xiàn)代煤化工精細(xì)化重要技術(shù)途徑。去年我在青島和太原參加行業(yè)會議，做了這方面報告，提出了9條煤基PU技術(shù)路線，其中煤基烯烴PU、煤基乙炔PU和煤基二氧化碳PU三條技術(shù)路線，是較為現(xiàn)實的技術(shù)途徑。已被新疆、內(nèi)蒙、陜西和甘肅有關(guān)大型煤化工企業(yè)列入發(fā)展規(guī)劃中。
煤基烯烴PU路線：煤→甲醇→烯烴→PO(環(huán)氧丙烷)、EO(環(huán)氧乙烷)→PPG(聚醚多元醇)→聚氨酯系列產(chǎn)品。這條技術(shù)路線的關(guān)鍵是如何實現(xiàn)低成本煤制甲醇制烯烴。中科院大連物化所已完成了新型低成本甲醇制烯烴合成路線，其綜合成本低于目前油基烯烴路線，從而為實現(xiàn)低成本煤基烯烴PU路線產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了有利條件。
煤基乙炔PU路線：煤→電石→乙炔→BDO(1,4丁二醇)→THF(四氫呋喃)→PTMG(聚四氫呋喃)→氨綸和PU彈性體系列產(chǎn)品。這條技術(shù)路線關(guān)鍵是如何實現(xiàn)煤制低成本乙炔和BDO。國內(nèi)已有多家大型煤化工企業(yè)采取多條技術(shù)途徑使其能實現(xiàn)生產(chǎn)低成本BDO。我國現(xiàn)代煤化工已擁有多項技術(shù)能實現(xiàn)煤基乙炔生產(chǎn)的BDO、成本低于油基的BDO，從而為制得低成本PTMEG和高端PU彈性體、氨綸等產(chǎn)品創(chuàng)造了十分有利的條件。
煤基CO2低碳循環(huán)路線。如何解決煤化工CO2排放已成為現(xiàn)代煤化工熱點和難點問題，煤化工CO2排放量遠(yuǎn)大于石油化工，如生產(chǎn)1萬噸甲醇會生成1.6萬噸CO2。煤基CO2低碳循環(huán)路線一但得以實現(xiàn)，不僅為現(xiàn)代煤化工提供了精細(xì)化現(xiàn)實途徑，也為PU產(chǎn)業(yè)提供了充足的、低成本原料來源，并為現(xiàn)代煤化工提供了實現(xiàn)低碳循環(huán)技術(shù)路線，其經(jīng)濟、社會意義巨大。
二、生物基PU是未來重要發(fā)展技術(shù)途徑
PU按其原料來源，基本上有三條途徑：植物秸稈、油脂和淀粉。目前湖北瑞姿生物科技公司以植物秸稈為原料成功地開發(fā)了阻燃級B2和B1級PU硬泡外墻保溫材料和PU仿木材料，已達(dá)到千噸級生產(chǎn)規(guī)模。油脂基PU品種較多，包括大豆油、棕櫚油、蓖麻油、松脂油等，目前國內(nèi)已達(dá)到較大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的是林科院林科所開發(fā)的松脂油基PU和廣州海珥瑪植物油脂公司開發(fā)的大豆油基PU，后者已在南通設(shè)廠。淀粉基PU國內(nèi)外均在開發(fā)，其中性價比優(yōu)勢較為明顯并已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，德國科思創(chuàng)和日本三井化學(xué)開發(fā)了生物基1，5-環(huán)戊烷二異氰酸酯(PDI)，與HDI相比，反應(yīng)活性更高，已成功地用于汽車涂料。深圳偉業(yè)實業(yè)公司正在開發(fā)聚乳酸基PU產(chǎn)品，克服聚乳酸材料韌性低、耐熱性低缺點。
三、CO2基PU技術(shù)途徑經(jīng)濟與社會意義巨大
CO2與環(huán)氧丙烷等環(huán)氧化物共聚制成脂肪族聚碳酸酯多元醇(PPC)已成為CO2基高分子領(lǐng)域十分活躍的研究課題，中科院長春應(yīng)化所、德國科思創(chuàng)等均在開發(fā)此類產(chǎn)品，并均已實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。其中科思創(chuàng)已建成年產(chǎn)5000噸生產(chǎn)裝置。江蘇中科金龍也實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。煤基CO2/PU路線應(yīng)引起PU和煤基產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注。
CO2基非光氣法制MDI(或TDI)。日本某研究中心催化所報導(dǎo)在二丁基二甲氧基錫存在下，在5MPa壓力，120℃溫度下，研究了由苯胺轉(zhuǎn)化成MDI試驗，產(chǎn)率達(dá)82%；采用2，4-二氨基甲苯為原料，TDI產(chǎn)率為49%，聲稱正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究。德國科思創(chuàng)也在研究CO2非光氣法制MDI技術(shù)。CO2非光氣法制異氰酸酯技術(shù)意義巨大，值得我國PU業(yè)界和高校、研究所探索，技術(shù)上一旦得到突破，將給全球PU產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性革命。
CO2制DMC→PCDL(聚碳酸酯多元醇)，日本已在本國、西班牙和南通建廠，產(chǎn)能已超過1萬噸。國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化空白。
DMC合成HDI(非光氣法)中科院成都有機所已完成從碳酸二甲酯合成六亞甲基二異氰酸酯的小試。
CO2作為PU軟泡和硬泡發(fā)泡劑，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
四、被動式超低能耗綠色建筑為PU外保溫材料帶來新機遇
超低能耗建筑的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：更加節(jié)能、更加舒適、更好空氣品質(zhì)、更高質(zhì)量保證。超低能耗建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層厚度大，以普通模塑聚苯板(EPS)為例，嚴(yán)寒地區(qū)保溫層厚度要達(dá)到300mm左右。對于外墻外保溫系統(tǒng)，保溫層厚度增加，會影響固定的可靠性及耐久性，外飾面的種類也受到限制。因此，國家住建部頒發(fā)的技術(shù)導(dǎo)則中明確表明：“保溫材料選擇時，應(yīng)優(yōu)先選用高性能保溫材料，并在同類產(chǎn)品中選用質(zhì)量和性能指標(biāo)優(yōu)秀的產(chǎn)品，減少保溫層厚度?！?無疑聚氨酯保溫材料是最佳的選擇之一。
黃茂松教授與薛梅合影
