可持續(xù)聚氨酯生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

目前有超過1,000種商業(yè)化的聚合物。然而，只有少數(shù)材料，如聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酯，在數(shù)量上占據(jù)了主要市場份額。在這些材料中，聚氨酯（PU）一直是可持續(xù)性研究的目標(biāo)。對(duì)可持續(xù)聚氨酯的研究及其隨后的商業(yè)化背后有許多驅(qū)動(dòng)因素。

1、在終端市場有大量需求存在

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(fèi)市場，對(duì)可持續(xù)性的興趣就越大。消費(fèi)者的環(huán)境意識(shí)影響著他們的消費(fèi)模式，這加快了制造商向被認(rèn)為比替代品更可持續(xù)和環(huán)保的原材料和工藝遷移的步伐。

2、聚氨酯的強(qiáng)勁增長

根據(jù)ChemBizR的數(shù)據(jù)，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(chǎn)量與其他聚合物相比相對(duì)較低，但根據(jù)ChemBizR的預(yù)測(cè)，其大約7%的年增長率使聚氨酯成為一個(gè)有吸引力的投資項(xiàng)目，成為有可能被整個(gè)行業(yè)采用的可持續(xù)性選擇。

3、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的多種途徑

聚氨酯的基本前體，即多元醇，可以通過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的方法，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大規(guī)模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(dǎo)致了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的雙管齊下的戰(zhàn)略。異氰酸酯方面進(jìn)展緩慢，但隨著對(duì)可再生苯胺的開發(fā)繼續(xù)進(jìn)行研究，預(yù)計(jì)進(jìn)度將加快。

可持續(xù)的聚氨酯已經(jīng)有十年的商業(yè)化應(yīng)用。然而，在過去的幾年里，商業(yè)化的步伐已經(jīng)大大加快。這里將從供應(yīng)商和客戶層面分析可持續(xù)性的現(xiàn)狀。

4、PU供應(yīng)商

全球聚氨酯供應(yīng)商越來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(yīng)用）。巴斯夫正在努力實(shí)現(xiàn)循環(huán)性，通過回收床墊，生產(chǎn)與原生樹脂相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量回收原材料。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(xiàng)目通過化學(xué)回收將廢棄的床墊泡沫重新轉(zhuǎn)化為原始多元醇。

5、PU客戶

建筑和施工：建筑業(yè)中聚氨酯的主要消費(fèi)是在硬質(zhì)泡沫絕緣材料中。然而，對(duì)生物基聚氨酯和其他可持續(xù)聚氨酯產(chǎn)品的需求主要是由涂料和膠粘劑的應(yīng)用所驅(qū)動(dòng)。PPG提供基于DSM開發(fā)的粘合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：福特公司聲稱已經(jīng)將大豆基多元醇用于聚氨酯泡沫的座墊、椅背和頭枕。沃爾沃在其汽車中使用有限的生物基材料。它曾嘗試在汽車內(nèi)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。

鞋類和運(yùn)動(dòng)：據(jù)報(bào)道，耐克公司在有限的鞋底中使用由路博潤公司的子公司Merquinsa開發(fā)的生物基TPU。這種生物基TPU含有源自蓖麻油的多元醇，與傳統(tǒng)的石油基聚合物混合在一起。去年，阿迪達(dá)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：由于家電精確的性能規(guī)格，生物基材料的應(yīng)用相當(dāng)緩慢。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。

6、結(jié)論

從客戶到材料供應(yīng)商、轉(zhuǎn)換器和原始設(shè)備制造商，多種因素正在推動(dòng)對(duì)可持續(xù)聚氨酯的需求。然而，性能要求、相對(duì)困難的可加工性、有限的原材料供應(yīng)和高成本阻礙了需求的轉(zhuǎn)化。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，主要的聚氨酯供應(yīng)商和多家初創(chuàng)企業(yè)正在開發(fā)生物基或回收的聚氨酯原料替代品。隨著可持續(xù)發(fā)展運(yùn)動(dòng)的興起，這一趨勢(shì)預(yù)計(jì)將在未來不同的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步加強(qiáng)。