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可持續聚氨酯生產(chǎn)中的挑戰和機遇

2021-10-30

  目前有超過(guò)1,000種商業(yè)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(chǎng)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(yè)化背后有許多驅動(dòng)因素。

  在終端市場(chǎng)的大量存在

  通過(guò)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(chǎng)上根深蒂固,眾所周知,一種材料越接近終端消費市場(chǎng),消費者對其可持續性的興趣就越大。消費者的環(huán)境意識影響著(zhù)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(huán)保的原材料和工藝遷移的步伐。

  聚氨酯的強勁增長(cháng)

  根據ChemBizR的數據,聚氨酯在5700億美元的美國聚合物市場(chǎng)中約占6%至8%的市場(chǎng)份額。盡管聚氨酯的產(chǎn)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(cháng)率使聚氨酯成為一個(gè)有吸引力的投資候選者,成為有可能被整個(gè)行業(yè)采用的可持續性選擇。

  實(shí)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(guò)回收或從可再生資源生產(chǎn)?;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(yè)化。從可再生資源(如植物)中提取的多元醇也被商業(yè)化地用于制造聚氨酯泡沫和眾多產(chǎn)品中的涂層。因此,兩種選擇的可用性導致了實(shí)現可持續性的雙管齊下的戰略。在異氰酸酯方面,進(jìn)展緩慢,但隨著(zhù)對可再生苯胺的開(kāi)發(fā)繼續進(jìn)行研究,預計步伐將加快。

  可持續的聚氨酯已經(jīng)有十年的商業(yè)化應用。然而,在過(guò)去的幾年里,商業(yè)化的步伐已經(jīng)大大加快。這里將從供應商和客戶(hù)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(lái)越多地采用生物基或回收的原材料。例如,科思創(chuàng )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(shí)現循環(huán)性,通過(guò)回收床墊來(lái)回收原材料,其質(zhì)量可與原生樹(shù)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(guò)化學(xué)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(hù)

  建筑和施工。建筑業(yè)中聚氨酯的主要消費是在硬質(zhì)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(chǎn)品的需求主要是由涂料和膠粘劑的應用所驅動(dòng)。PPG提供基于帝斯曼開(kāi)發(fā)的膠粘劑的生物基建筑涂料。這些樹(shù)脂來(lái)自于生物基聚氨酯和丙烯酸酯。

  汽車(chē)和移動(dòng)性。福特公司聲稱(chēng)已經(jīng)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(chē)中使用有限的生物基材料。它曾嘗試在汽車(chē)內飾中使用大豆基泡沫,如座椅;然而,它的主要重點(diǎn)是使用回收材料

  鞋類(lèi)和運動(dòng)。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(kāi)發(fā)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(gè)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(hù)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(dòng)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(fā)展。為了應對這些挑戰,主要的聚氨酯供應商和多家初創(chuàng )企業(yè)正在開(kāi)發(fā)生物基或回收的聚氨酯原料替代品。隨著(zhù)可持續發(fā)展運動(dòng)的興起,這一趨勢預計將在未來(lái)不同的應用領(lǐng)域進(jìn)一步加強。


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