当聚氨酯遇上汽车：又一块诱人的大蛋糕

根据中国聚氨酯（PU）工业协会的最新统计，截至8月
，聚氨酯原料MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)的国内产能已经飙升至302万吨/年，但受全球经济复杂多变及中国经济增速放缓的影响
，国内聚氨酯下游需求增速同步放缓

。MDI行业产能已进入全面过剩时代
。

聚氨酯的应用领域主要集中在家电、制革、制鞋、纺织等劳动密集型的制造业，这些行业由于汇率变化
、劳动力成本上升等原因，需求开始下降
，而近几年
，我国汽车工业快速发展，对聚氨酯的需求开始逐步上升。

轻量化时代
，节能和环保已成为汽车制造的主要课题
。汽车设计师和工程师不断探寻合适的新材料
，在汽车上大量使用塑料零部件，而聚氨酯材料凭借在塑料材料中性能优异
、品质良好等特点，受到人们的普遍关注，同时使用量也在不断加大

，此外，随着现代科技的发展，聚氨酯在汽车工业中的用途也越来越广泛
。

PU是实现汽车材料轻量化的关键材料

在应用于现代汽车的所有塑料中
，聚氨酯的用量不仅是最大的，而且其应用范围也是无与伦比的：从车箱到外部件
，从软质到硬质

，从轻型到致密型，一直到高强度的玻纤增强制品，随处可见聚氨酯的应用。包括汽车座椅、坐垫、头枕、地垫、仪表盘、遮阳板、门板
、顶棚衬里等内饰件，以及汽车涂料

、天窗、轮胎
、隔音降噪材料、密封材料等领域都要用到聚氨酯硬泡、半硬泡

、软泡

、自结皮、聚氨酯弹性体
、胶黏剂、聚氨酯涂料、合成革、水性聚氨酯等产品。

汽车工业制品的需求量主要由销售量决定，据汽车工业协会发布的销量数据显示，2014年我国汽车销量达到2349.19万辆，同比增长6.86%
。尽管全球范围内汽车的销售量保持缓慢的增长，但在未来几年内，世界汽车销量仍将以2%～3%的速度增长
。

目前技术发达国家轿车平均塑料用量120kg/辆
，德国轿车平均塑料用量300kg。我国轿车平均塑料用量80~100kg/辆，奥迪A2型汽车用量为220kg
。到2020年，技术发达国家轿车平均塑料用量将达到500kg/辆以上。BASF制造了全PU车身跑车
，其最高时速可达270km。采用了RRIM技术，该PU车身是一种碳纤维增强微孔PU弹性体复合材料

。

TPU及其复合材料用途广阔

目前在轿车中应用的塑料件材料主要是PP（聚丙烯）、PVC（聚氯乙烯）
、PU和PA（尼龙）四种材料。汽车塑料件的发展方向是不断推出性价比优良、并可回收再生的材料。而热塑性聚氨酯弹性体（TPU）材料可发挥其独特的优势
。TPU已被用于汽车车体的多种构件
，包括TPU塑料合金，如TPU与PP、PVC、PA等塑料构成性价比优良的复合材料

，可在汽车工业中发挥重大作用

。TPU橡胶复合材料

：TPU与多种橡胶构成的复合材料在汽车工业中具有重要用途。

（1）TPU/PP（聚丙烯）塑料合金

目前国内外正在开发针对汽车TPU-PP玻纤（包括长纤和短纤）的增强橡塑复合结构材料
，此种材料具有质轻、性价比优良、可回收等优点

，可望能广泛用于汽车内外饰件
，如保险杠及其支架，车上各种支架和结构框架等，一旦开发成功，则TPU在汽车上的应用将大幅增大。

（2）TPU/PC（聚碳酸酯）塑料合金

TPU/PC共混合金可改善PC的韧性、应力开裂性
、断口敏感性、耐溶剂、耐化学品性

，同时可降低PC的成型加工温度，在汽车工业扩大了其应用范围。

（3）TPU/PVC塑料合金

TPU/PVC合金可明显提高PVC伸长率（可替代有毒的DOP增塑剂）扩大了PVC应用领域。近来报导反应性共混技术制备TPU/PVC合金。首先将PVC溶解在TPU的原料二元醇中
，随后加入异氰酸酯进行原位聚合，形成TPU/PVC合金，性能优于一般的TPU/PVC共混合金，在汽车领域，扩大了应用范围。

（4）TPU/PA6（尼龙6）塑料合金

尼龙6是尼龙中性价比最优
、用途最广的工程塑料。PA6具有强度高、耐腐蚀、耐油和自润滑性优良等特点，但存在冲击韧性不高、吸湿性较大缺点
。因而限制了其应用领域。TPU弹性体具有高强度、高弹性
、高耐磨性等特点，但存在耐温性不高的缺点

。开发TPU/PA6工程塑料综合了上述两种材料的优点，克服其缺点
，将是一种新型高性能复合材料
。在汽车工业具有广泛的应用价值。

TPU塑料合金和TPU橡胶复合材料均具有可回收再利用优点，目前我国已有5000多万辆废旧车辆
，每年将有1000万辆旧车需进行改造和作废。欧美先进国家对汽车工业用塑料件明确提出了可回收率指标和可利用率，要求汽车塑料可回收率达到95%以上、可利用率达到90%以上。我国发改委
、科技部、环保局联合制定了汽车部件回收利用技术政策“到2017年我国汽车可回收率要求达到95%以上
、可利用率达到85%”。TPU是一种可回收的热塑性弹性体，但是目前TPU在我国汽车工业上的年消费量只有3万t左右，TPU塑料合金等复合材料无疑给新型TPU弹性体材料在汽车上的应用提供了新的巨大市场机遇。

PU复合材料在汽车领域前景如何

近期
，据外媒报道
，新款奔驰smartfortwo在蜂窝夹层结构顶篷中使用了ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料
，其顶篷模块由蜂窝夹层和玻璃纤维衬垫组成

。

ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料是由巴斯夫研发，具有密度低
、可被热活化等特点，通过浸渍工艺完成水沫，然后和A类薄层材料一起被压铸成形。随后聚氨酯开始在夹层边缘发泡并在薄层
、增强型衬垫和蜂窝芯材之间形成一种固体符合材料。

据了解，得益于新型材料的使用，新款奔驰smartfortwo的顶篷重量较普通顶篷减轻了30%左右，但依然保持较好的强度和抗弯刚度
。

作为世界聚氨酯生产和消费第一大国，2013年我国聚氨酯产销量占全球市场份额40%以上，此前我国聚氨酯关键原料MDI长期依赖进口，直到万华化学自主开发的大规模MDI、TDI

、ADI、TPU等核心技术
，由此打破了德国的拜耳、巴斯夫和美国的陶氏
、亨斯曼四大跨国公司垄断的格局，有力地促进了中国聚氨酯产业健康发展。

万华化学还相继研发成功了高性能的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、改性异氰酸酯
、聚氨酯组合料及其应用技术
、环保绿色先进表面材料等新产品
，发展循环经济。

针对汽车发展的新趋势，万华化学开发了一系列的车用聚氨酯产品解决方案，开发了全新的座椅
、吸音泡沫、自结皮泡沫玻纤增强聚氨酯材料
、聚氨酯涂料等产品
。

汽车座椅是汽车内用量最大的聚氨酯部件之一
，其发展趋势是轻量化
、低密度、低厚度
、安全环保、低气味
、高舒适性和耐久性。对此

，万华化学开发了一系列应用于发泡汽车座椅系统的改性MDI产品，具有优异的物理性能和耐久性，不仅可以满足汽车行业日益提高的要求，还有较大的加工宽度和较宽的密度范围
。

该公司针对玻纤增强聚氨酯复合材料开发了适用于长玻纤注射成型工艺(LFI)
、喷涂蜂窝工艺(PHC)、结构反应注射成型工艺(SRIM)的系统料。其中
，LFI系统料可以用于客车和卡车仪表板、行李架盖板
、风道产品，PHC系统料可用于天窗
、后备箱搁物板等材料，SRIM系统料可用于汽车天窗
。

江苏长顺集团也在车用聚氨酯领域动作频频
，据了解，2014年该集团已经投资760万美元
，引进整套德国生产流水线
，专业生产聚氨酯车顶板材、DVD隔音板、发动机罩用轻质泡沫、新型环保麻纤夹材料
，生产能力达780万平方米。公司已经服务于通用、福特
、大众、起亚
、现代、奇瑞
、长安等知名汽车厂家

。

该公司公司是一家致力于低碳环保、科技创新的国际品牌化工企业，为汽车、电子
、电器
、建筑、家居等行业提供工程塑料材料
、高性能复合板材
、PVC表皮
、聚氨酯系列产品和系统解决方案。

随着我国汽车工业的快速发展，也为PU产业的发展提供了有利条件，在未来汽车轻量化、绿色环保和舒适安全的趋势下，PU材料在汽车领域的应用将显出出巨大的潜力。

本文由peek板供应商凯时实业根据网络综合整理

责任编辑：Kris