聚氨酯泡沫稳定剂发展现状及建议

王 俊

（江苏美思德化学股份有限公司，江苏南京 210046）

在聚氨酯泡沫塑料的生产过程中的稳定剂是非常关键的一种助剂。通过多种材料在很短的时间内进行化学反应后最终形成聚氨酯泡沫，在整个化学反应过程中会发生发泡、凝胶等复杂过程，泡沫稳定剂在整个反应过程中发挥出了调节作用，保证聚氨酯材料的均匀性和稳定性。

1 聚氨酯泡沫发展历程

1.1 结构发展历程

在初期针对聚氨酯泡沫进行研发过程中大量应用了聚氧化烯烃非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂等[1]，但是实际应用效果并没有达到预期。

20世纪50年代初，西方国家提出了利用Si—O—C 有机聚硅氧烷与聚氧化烯烃进行合成的技术。在50年代末美国的莫贝公司和联通公司提出“一步法”聚氨酯泡沫塑料的生产工艺，这一技术也一直沿用至今。但是这种结构形式的泡沫稳定剂最大的缺点是不耐水解，而且实际的储存周期相对较短。在20世纪60年代中期，人们提出了Si—C 结构的稳定剂合成技术，这种结构的稳定剂改善了以往泡沫稳定剂不耐水解的弊端，这种结构形式成为了后期泡沫面积的主要结构类型。

1.2 性能发展过程

在聚氨酯软泡的生产过程中，有机硅泡沫稳定剂的应用开始于20世纪50年代。而这一时期基本上所有的泡沫都是全水发泡体系，而且主要采取的仍然是Si—O—C 结构形式，因此泡沫密度相对较大，活性较低[2]。

高回弹泡沫于20世纪60年代成功研发，在泡沫的反应过程中整个体系黏度会急剧增加，这对泡沫本身的开放性和回弹性会产生一定影响，因此必须要求均泡剂能够在反应过程中提供一定程度的开放性。20世纪60年代末期随着聚脲多元醇等有机填料的使用，使得泡沫开孔性得到有效改善，在这种情况下对均泡剂稳泡性能提出了一定要求，DC5403就是一种非常典型的且具备良好稳泡性能的均泡剂。

可见，在发泡剂不断更新换代的形势下，均泡剂也在不断的进步。另外，随着聚氨酯工业水平的不断提升，细的泡沫品种越来越丰富，逐渐出现了高回弹、微孔弹性体和阻燃泡沫等多种类型的泡沫产品，而这些泡沫产品在生产过程中必须要求有机硅均泡剂达到良好的匹配性，在此基础上也使得均泡剂逐渐向着专业化、系列化方向发展。

2 聚氨酯泡沫稳定剂行业状况探讨

2.1 国内情况

作为一种非常重要的高分子材料，聚氨酯泡沫塑料在出现以后发展非常迅速，虽然我国在聚氨酯泡沫塑料的研发和生产方面相对落后，但是整体发展形势良好，而且中国聚氨酯产品已经逐渐成长为全球最大的生产市场和消费市场。

我国在十二五期间提出了加快聚氨酯泡沫稳定剂国产化的发展战略，目前国产产品已经在中低端市场中占据主要地位，而且从某些方面来讲，国内聚氨酯泡沫产品质量和性能越来越好。但是国外进口聚氨酯泡沫稳定剂产品仍然占据着我国中高端市场的主要地位。目前我国在基础应用研究方面的投入力度相对较差，对于稳定剂化学结构和性能之间的关系研究不够深入，因此在新产品研发方面也处于落后地位。

2.2 市场整体形势

聚氨酯泡沫材料的多元化和性能提升在很大程度上都依赖于助剂。而从当前的市场情况来看，助燃剂是聚氨酯泡沫塑料助剂使用量最大的一种，整体的占比达到35%左右；而泡沫稳定剂的使用量仅次于助燃剂，整体比例占到18%左右[3]。 聚氨酯泡沫塑料市场的快速发展对于泡沫稳定及发展也起到了极大促进作用。根据国内聚氨酯工业协会相关数据统计发现，从消费量看，聚氨酯泡沫稳定剂在2015年全球消费总量已经达到了160kt，实际的增长率也能够达到3.36%左右。国内市场增长率甚至达到了8%左右。我国近几年来工业化进程不断加速，城市化建设的快速发展将会对聚氨酯泡沫稳定剂市场形成极大的推动作用，2020年我国聚氨酯泡沫稳定剂市场整体的消费量有望达到992kt。

3 未来主要技术发展方向

随着环保要求的不断提升，聚氨酯泡沫行业也需要在低碳、节能、环保、安全等方面提出更高要求。在这种形式下，新型的发泡原料和复合泡沫塑料不断出现，对能与之实现匹配的新型泡沫稳定剂也提出更高要求，需要针对新型泡沫稳定剂不断加大技术研发力度。

3.1 关键产品及技术开发

（1）与新发泡剂产品匹配的均泡剂

消耗臭氧层物质的使用在当今社会受到了广泛限制，在未来聚氨酯硬泡发展过程中必须开发出零ODP、GWP 值较低的发泡剂[4]。目前我国在“双高双低”且与新型发泡剂能实现良好匹配的均泡剂研发方面仍然处在初期阶段，均泡剂的各大生产厂商要与板材组合料以及冰箱生产企业应加强在该领域的合作，通过技术联合来不断强化新型、高性能均泡剂的技术研发。

（2）低味、低挥发、阻燃软泡均泡剂的研发

在当今的汽车材料研发过程中轻量化是主要的研发目标，而且整个汽车工业都紧紧围绕节能和环保展开探讨。根据汽车工业发展的这一需求，加大低温、低挥发性环保泡沫稳定剂的研发已经成为了一个重要话题。

另外，消防安全问题也成为整个社会重点关注的问题之一，在这种情况下聚氨酯软泡防火性能也必须要得到进一步提升。与之相对应，泡沫稳定剂必须要在产品研发过程中发挥出更大的防火和阻燃性能，在此基础上还能够让聚氨酯泡沫产品阻燃性能更好。

（3）生产工艺自动化、绿色化发展

在均泡剂的生产技术方面，目前我国大多数企业在实际操作过程中的规模还比较小，而且多数采取的都是间接法，但是目前国外一些企业在均泡剂的生产工艺方面已经实现了自动化和规模化生产，我国必须要认清这一差距，不断加大生产工艺自动化、绿色化方面的研发。

3.2 未来技术研发趋势

（1）强化泡沫稳定剂分子结构研究

针对有机硅表面活性剂分子结构在研发过程中会涉及到大量的变量，对有机硅表面活性剂整体分子结构和性能规律进行全面认识之后，以实际的利用性的要求为基本出发点，加大对泡沫稳定剂分子结构的研发设计力度。

（2）加大绿色环保聚硅氧烷聚合技术研发

对具有可循环利用性能的固体酸催化剂进行广泛应用，并在此基础上进一步拓展绿色环保工艺技术的开发，通过新技术应用来开发出新型的聚硅氧烷，进一步提升有效控制聚硅氧烷挥发性能和分子量。

（3）聚醚改性硅氧烷共聚物可控制备技术

通常情况下会使用硅氢加成技术来制备聚醚改性硅氧烷共聚物，在针对其具体的反应机理以及合成工艺进行深入研究之后，为产品和工艺开发提供足够的理论支撑，同时从分子层面上进行深入的精细合成。

4 结束语

我国聚氨酯均泡剂在近年来取得了迅速发展，整体行业规模扩张速度非常快，而且在生产能力和技术水平方面也有了质的提升。硬泡泡沫稳定剂目前在国内市场大部分产品已经实现了国产化，而且部分软泡泡沫稳定剂也已经实现了国产化。在今后稳定剂行业的发展过程中，应该加大中高端产品的技术攻关力度，这样才能提升整个行业的国际竞争力。