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          可持續聚氨酯生產中的挑戰和機遇

          2021-10-30

            目前有超過1,000種商業化的聚合物。然而,只有少數材料,如聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酯,在數量上占據了主要市場份額。在這些材料中,聚氨酯(PU)一直是可持續性研究的目標。對可持續聚氨酯的研究及其隨后的商業化背后有許多驅動因素。

            在終端市場的大量存在

            通過其各種形式--剛性;柔性;涂料、膠粘劑、密封劑和彈性體(CASE);以及其他。聚氨酯在終端市場上根深蒂固,眾所周知,一種材料越接近終端消費市場,消費者對其可持續性的興趣就越大。消費者的環境意識影響著他們的消費模式,這加快了制造商向被認為比替代品更可持續和環保的原材料和工藝遷移的步伐。

            聚氨酯的強勁增長

            根據ChemBizR的數據,聚氨酯在5700億美元的美國聚合物市場中約占6%至8%的市場份額。盡管聚氨酯的產量與其他聚合物相比相對較低,但根據ChemBizR的預測,其大約7%的年增長率使聚氨酯成為一個有吸引力的投資候選者,成為有可能被整個行業采用的可持續性選擇。

            實現可持續性的多種途徑

            聚氨酯的基本前體多元醇可以通過回收或從可再生資源生產?;厥站郯滨ヒ垣@得多元醇,并將其與原生多元醇一起用于制造聚氨酯,目前正在商業化。從可再生資源(如植物)中提取的多元醇也被商業化地用于制造聚氨酯泡沫和眾多產品中的涂層。因此,兩種選擇的可用性導致了實現可持續性的雙管齊下的戰略。在異氰酸酯方面,進展緩慢,但隨著對可再生苯胺的開發繼續進行研究,預計步伐將加快。

            可持續的聚氨酯已經有十年的商業化應用。然而,在過去的幾年里,商業化的步伐已經大大加快。這里將從供應商和客戶層面分析可持續性的現狀。

            聚氨酯供應商

            全球聚氨酯供應商越來越多地采用生物基或回收的原材料。例如,科思創正在使用基于琥珀酸原料的聚酯多元醇,用于熱塑性聚氨酯(TPU)和水基聚氨酯分散體(合成皮革應用)。巴斯夫正在努力實現循環性,通過回收床墊來回收原材料,其質量可與原生樹脂媲美。它的工藝分解了柔性聚氨酯以獲取多元醇。而陶氏的Renuva床墊回收項目通過化學回收將廢棄的床墊泡沫重新轉化為原始多元醇。

            聚氨酯客戶

            建筑和施工。建筑業中聚氨酯的主要消費是在硬質泡沫塑料絕緣方面。然而,對生物基聚氨酯和其他可持續聚氨酯產品的需求主要是由涂料和膠粘劑的應用所驅動。PPG提供基于帝斯曼開發的膠粘劑的生物基建筑涂料。這些樹脂來自于生物基聚氨酯和丙烯酸酯。

            汽車和移動性。福特公司聲稱已經將大豆基多元醇用于聚氨酯泡沫的座墊、椅背和頭枕。沃爾沃在其汽車中使用有限的生物基材料。它曾嘗試在汽車內飾中使用大豆基泡沫,如座椅;然而,它的主要重點是使用回收材料

            鞋類和運動。據報道,耐克公司在限量版的鞋底中使用由路博潤公司的子公司Merquinsa開發的生物TPU。這種生物TPU含有源自蓖麻的多元醇,與傳統的石油基聚合物混合在一起。去年,阿迪達斯推出了其100%可回收的高性能跑鞋。每個部件都是由100%可回收的TPU制成。

            家電。生物基材料在家電中的應用相當緩慢,主要是由于精確的性能規格。土耳其跨國家用電器制造商Areclik在2019年推出了一款 "生物冰箱",該冰箱使用了生物基聚氨酯絕緣材料。

            結論

            從客戶到材料供應商、加工商和原始設備制造商,多種因素正在推動對可持續聚氨酯的需求。然而,性能要求、相對困難的可加工性、有限的原材料供應和高成本阻礙了其發展。為了應對這些挑戰,主要的聚氨酯供應商和多家初創企業正在開發生物基或回收的聚氨酯原料替代品。隨著可持續發展運動的興起,這一趨勢預計將在未來不同的應用領域進一步加強。


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