-2012年水性聚氨酯市場運營及預測分析報告第一章水性聚氨酯行業概況 第一節水性聚氨酯行業產品介紹一、水性聚氨酯的定義 水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯是以水為分散介質、有機高分子的聚氨酯在水中分散形成透明或不透明的乳狀液體。因此，水性聚氨酯是液態的，通常也是涂料工業中的一大門類。二、水性聚氨酯行業主要產品 按粒徑和外觀分可分為聚氨酯水溶液(粒徑<0．001微米，外觀透明)、聚氨酯水分散體(粒徑：0．001-0．1微米，外觀半透明)、聚氨酯乳液(粒徑>O．1微米，外觀白濁)；依親水性基團的電荷性質，水性聚氨酯可分為陰離子型水性聚氨酯、陽離子型水性聚氨酯和非離子型水性聚氨酯。其中陰離子型最為重要，分為羧酸型和磺酸型兩大類。依合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族，或具體分為TDI型、HDI型等等。依產品包裝形式水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。三、產品的主要特性和用途 水性聚氨酯以水為溶劑，無污染、安全可靠、機械性能優良、相容性好、易于改性等優點。聚氨酯樹脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業發展的重要方向。水性聚氨酯可廣泛應用于涂料、膠粘劑、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。水性聚氨酯的主要用途如下：1．涂層劑(1)皮革涂層聚氨酯材料柔韌、耐磨，可用作天然皮革及人造革的涂層劑及補傷劑。我國自70年代就有水性聚氨酯皮革涂飾劑開發，80年代末、90年代初發展較快，類型以陰離子型聚醚型為主，用于替代丙烯酸酯樹脂乳液皮革涂飾劑，處理高檔天然皮革時它克服了丙烯酸酯樹脂的“熱粘冷脆”的缺點，經涂飾的皮革手感柔軟豐滿。它可與丙烯酸酯樹脂共混使用。聚氨酯涂飾的皮革可用于靴鞋、服裝、女士包等。(2)織物涂層可用于多種織物的涂層劑，例如帆布、服裝面料、傳送帶涂層。(3)纖維處理劑棉纖維、化學纖維經聚氨酯乳液稀溶液浸漬，脫水，熱處理，可改善手感、耐折痕性和防縮性。(4)塑料涂層尼龍、ABS等表面涂層。(5)地板涂層可用于體育館、室內木地板的涂層，混凝土地板的涂層，耐磨、耐沖擊，光澤度好。(6)其他材料的涂層，如紙張涂層、汽車內裝飾件涂層。(7)底涂劑。2．膠粘劑(粘合劑)和溶劑型聚氨酯膠粘劑一樣，水性聚氨酯膠粘劑粘接性能好，膠膜物性可調節范圍大，可用于許多應用領域。除可用作各種基材的涂層膠，可用于多種基材的粘接和粘結。(1)多種層壓制品的制造，包括：膠合板，食品包裝復合塑料薄膜，織物層壓制品，各種薄層材料的層壓制品，如軟質PVC塑料薄膜或塑料片與其他材料(如木材、織物、紙、皮革、金屬)的層壓制品。(2)植絨粘合劑、人造革粘合劑、玻纖及其他纖維集束粘合劑、油墨粘合劑。(3)普通材料的粘接，如汽車內裝飾材料的粘接。水性聚氨酯用于膠粘劑用途時，一般必須進行調配，以適合施工條件及基材等因素。以水性聚氨酯為基礎，可添加交聯劑、增稠劑、填料、增塑劑、顏料、其他添加劑、其他類型水性樹脂及水。施膠之前必須將漿料攪拌均勻，還需考慮各添加劑對水性聚氨酯的短期穩定性有無影響。為了獲得較高的耐水性、耐熱性及粘接強度，目前許多水性聚氨酯體系已流行使用交聯劑，組成雙組分體系，這和單組分溶劑型(揮發型)聚氨酯膠粘劑體系有點類似。顏料一般必須預先分散在水中，再加人水性聚氨酯。增稠劑一般在最后添加。在噴涂場合，為了改善粘流性和對基材的潤濕性，可添加表面活性劑(如Bayer公司的EmulgatorFD)。但增稠劑及表面活性劑等添加劑具有親水性，可能影響膠層的耐水性、耐濕熱性。水性聚氨酯膠粘劑的施膠方法和溶劑型基本相同，如手工刷涂、機械輥涂、噴涂等。噴涂時，須注意乳液的粒徑及粘度不能太大。粘接方式有濕粘接法、熱活化法等。(1)濕層壓對于多孔性基材，可在常溫涂布后，直接貼合、加壓，進行粘接。濕層壓法也是水性樹脂膠粘劑最常用的粘接施工方法。(2)對于非滲透性基材，可在膠粘劑涂布、干燥后，用熱空氣、紅外燈或烘箱、烘道進行熱活化，即干法層壓，也就是加熱使涂布干燥后表面已無粘性的膠層熱融，賦予可粘接性，貼合后樹脂再結晶化，立即得到較高的初期粘接強度。這種粘接方式，在工業操作上希望熱活化溫度低。下面將水性聚氨酯膠粘劑的幾個主要應用領域作一簡介。3.木材加工木材加工是水性膠粘劑的最大應用領域。據日本膠粘劑工業協會(日本接著劑工業會)統計，2008年用于各種木材加工的脲醛樹脂產量有33．92萬噸、三聚氰胺樹脂7．33萬噸、水性酚醛樹脂2．42萬噸、醋酸乙烯及其共聚乳液17．03萬噸、EVA乳液3．26萬噸、丙烯酸酯乳液6．74萬噸、用于木材粘接的水性乙烯基聚氨酯0．9萬噸、其他水性膠粘劑5．42萬噸。膠合板、纖維板、刨花板制造常用的水性膠粘劑有脲醛樹脂、三聚氰胺—甲醛樹脂、酚醛樹脂等，木工粘接用水性膠粘劑還有醋酸乙烯樹脂乳液、乙烯-醋酸乙烯樹脂乳液、丙烯酸酯樹脂乳液等。采用“三醛樹脂，，制造復合板材，一般要求木材水分含量在2％以內，而未經干燥處理的木材水分含量在10％左右甚至更高，需要經過干燥處理才能進行層壓復合加工，耗能大，否則壓制的板材產生爆裂；并且三醛樹脂在粘接過程及制品使用、放置過程均可能產生有刺激性氣味和毒性的甲醛，對環境造成污染；脲醛膠粘合的制品耐水性較差，白膠則耐水及耐熱性均不佳，熱壓時易透膠。而采用含異氰酸酯基團的乙烯基水性聚氨酯膠粘劑及異氰酸酯乳液可避免以上缺點，固化快，制品耐水性好。水性聚氨酯類膠粘劑用量少，可彌補價格高的不足。日本、美國、德國等國家已將水性乙烯基聚氨酯膠粘劑部分取代了污染嚴重的“三醛樹脂”膠粘劑。水性乙烯基聚氨酯膠粘劑就是為了替代脲醛等甲醛樹脂而開發的。由日本光洋產業株式會社和株式會社于1974年開發成功的水性乙烯基聚氨酷膠粘劑，最早應用于木材加工，據1983年的報道年產量就達1萬噸，1987年以來用于膠合板及木材粘接等用途的水性乙烯基聚氨酯年產量達1—1．5萬噸左右。日本光洋產業(株)以生產KR系列水性乙烯基聚氨酯木材膠粘劑而著稱，其產品有：具有高耐久性、用于粘接高強度木制品的KR7800、134L、181L、135、136；短時間加壓粘接、硬木材用KR134、181，軟木材用KRl37；膠合板用的KRl6460C；一般木材及聚烯烴泡沫粘接用KRl20；另外用于PVC粘接的高耐水性KR302XT，聚烯烴泡沫粘接用KR646等。12mm厚單板采用三聚氰胺—脲醛樹脂膠粘劑(MUF)或水性乙烯基聚氨酯膠粘劑(APl)制成五合板的粘接強度。水性乙烯基聚氨酯具有以下特性：①常溫固化，甚至可在0℃粘接，加熱固化性能更好；②pH值在6-8，基本上為中性，對木材無污染；③不含甲醛、苯酚等有害物質；④根據主劑材料配方及交聯劑多異氰酸酯用量、品種的選擇，可適應不同的基材的粘接。缺點是有適用期限制，由于異氰酸酯基團的反應性，如粘附在衣物、手上，于燥后不易清除。4.復合層壓及貼塑加工聚氯乙烯、聚酯、ABS、經電暈處理的聚烯烴等塑料薄膜或片材，以及棉布和化纖織物、紙張、皮革之間可用水性聚氨酯膠粘劑進行層壓復合，聚氨酯具有柔韌的膠膜，并且特別適合于含增塑劑的軟質PvC的涂層和粘接。水性聚氨酯最初的應用是用于粘接PVC等材料。聚氨酯具有優異的耐低溫性、柔韌性，是其他水性膠粘劑所不及的，可用于制造高質量的復合布、布-塑料片復合層壓物等，如水性聚氨酯可用于地毯背襯膠粘劑。溶劑型聚氨酯膠粘劑的用途中用量最大的領域是食品包裝復合薄膜及裝飾紙用復合膠粘劑，但溶劑的氣味大，已有人研究用雙組分水性聚氨酯作為復合薄膜干法復合膠粘劑，使制品仍具有較好的復合強度及柔軟性。即為一種復合塑料薄膜粘接用水性膠與一種溶劑型膠的粘接強度的比較示例。大多數水性聚氨酯是熱塑性聚氨酯，能夠采用熱熔膠的方法進行粘接。在這種情況下，需要掌握聚氨酯的熔融粘度特性，一般來說，熔融粘度在104Pa·s左右是比較合適的熱熔粘接溫度。國外用于房屋建筑材料的鋁板／牛皮紙／鋁復合板，過去采用乙烯—丙烯酸酯共聚乳液(EVA)等膠粘劑制造，而采用水性聚氨酯膠粘劑時粘接性能優于EVA。另據報道，國外某些儀表、汽車裝飾構件等用途的層壓板(如PE／PET層壓板)，用水性聚氨酯膠粘劑時粘接強度甚至比用溶劑型膠粘劑還要高。5.其他(1)植絨加工植絨加工中，要求粘合劑對PVC塑料底材或布料具有較高的粘附力。衣料植絨要求成型的植絨層具有耐干濕洗滌性，以及對二次加工的適應性。靜電植絨，有機溶劑有發生火災、爆炸的危險，必須采用高性能的水性膠粘劑。水性聚氨酯具有優良的柔韌性，膠層柔軟，可作為植絨粘合劑。內交聯水性聚氨酯或添加交聯劑之水性聚氨酯粘合劑的性能超過丙烯酸酯乳液粘合劑。作為植絨粘合劑，必須增稠。例如，一種由聚醚二醇、DMPA、聚酯類增塑劑、少量三羥基交聯劑、防老劑、三乙胺制成的陰離子型聚氨酯乳液，用聚丙烯酸增稠劑增稠至48Pa·s，刮涂在斜紋棉布上，濕膠層厚0.25mm，在15-30s內撒1mm長的人造絲，通過打漿棒使毛絨定向，在150-155℃干燥5min，吹去未粘附的絨毛，即得到具有柔軟織態感的植絨制品。經干濕擦測試，性能評價為A級。(2)壓敏膠乳液壓敏膠的用途是制造膠帶、不干膠標簽等，也可直接使用，廣泛用于辦公用品、建筑、家具、車輛等領域，考慮到耐老化性、粘接強度、透明性、無毒性等因素，目前一般使用丙烯酸酯類乳液。而聚氨酯具有粘接強度高、耐寒等性能，可成為水性壓敏膠中一種新型優良品種，基材主要是紙張、塑料薄膜及織物等。第二節水性聚氨酯行業發展現狀及存在的問題 一、水性聚氨酯行業發展現狀分析 水性聚氨酯是以水為分散介質、有機高分子的聚氨酯在水中分散形成透明或不透明的乳狀液體。因此，水性聚氨酯是液態的，通常也是涂料工業中的一大門類。水性聚氨酯干燥成膜后，形成性能各異的彈性體，適合不同材料工業上的需要。水性聚氨酯應用領域同樣十分廣泛，按照成膜性能不同，可分為水性聚氨酯木器漆、水性聚氨酯汽車漆、水性聚氨酯涂層膠、水性聚氨酯粘合劑、水性油墨等等。聚氨酯是聚氨酯甲酸酯的簡稱，廣意上講，是異氰酸酯的加成物。在反應生成物中的預聚體中引入親水基團，成鹽后加水乳化即得到聚氨酯乳液—水性聚氨酯。聚氨酯乳液的開發幾乎是同聚氨酯樹脂工業化發展同步的。但早期的研究進程大大地落后于聚氨酯工業的發展。進入20世紀80年代后，美國、西德、日本、荷蘭等國家的聚氨酯乳液才開始從試制階段發展為生產應用階段，出現了很多知名公司及產品。如德國Basf公司、Bayer公司、荷蘭Stahl公司等等世界級知名公司。進入20世紀90年代后，水性聚氨酯的應用領域不斷拓寬，在Pvc黏結、汽車內飾件、紡織功能性整理、涂層、涂料方面都有一定的工業應用。21世紀后，在全球范圍內環保呼聲的進一步高漲中，水性聚氨酯工業發展步伐更加快速。2007年三月份，經國家聚氨酯工業協會批準，正式成立水性聚氨酯專業委員會，標志著我國水性聚氨酯工業發展的鼎盛時期的即將到來。在金融危機爆發一年多以后，國內水性聚氨酯的關鍵原料MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）、TDI（甲苯二異氰酸酯）的產能和產量自給率正穩步提高；水性聚氨酯下游市場受益于內需強勁拉動，將形成一批新的經濟增長點。在全球金融危機的背景下，中國水性聚氨酯產業仍然能保持平穩發展的關鍵原因在于：國家出臺的十大產業振興規劃，除物流外，其他九大產業均與聚氨酯相關，這大大緩解了金融危機帶來的負面影響。另外，中國高度發達的輕紡工業和強大的石化產業支撐了水性聚氨酯產業的發展。在新能源方面，水性聚氨酯復合材料是必不可少的一種新材料。2009年中國水性聚氨酯產業仍將保持兩位數的增長，這也是全球聚氨酯產業中的惟一。二、水性聚氨酯工業快速發展面臨的障礙 中國經濟乃至全球經濟仍未完全擺脫金融風暴的影響，國內聚氨酯產業也深受影響，在出現機遇的同時也面臨著諸多挑戰，主要包括：(1)全球經濟下滑，導致聚氨酯行業的內需和出口下滑，對行業的發展起到一定的制約作用;(2)預期的人民幣升值、緊縮的貨幣政策等政策因素將對聚氨酯行業產生一定的影響;(3)就國內聚氨酯產業而言，無序競爭以及盲目擴張現象依然存在;(4)原材料、水、電、煤、人力等生產成本均大幅上漲。從長期來看，聚氨酯產業經歷各種挑戰并非壞事，從另一個角度來看，反而可以促進技術進步、提升產品品質，有利于產業的長遠發展。三、環保將成水性聚氨酯工業面臨的新考驗 在中國經濟中長期快速發展、一次性能源日益緊缺的大背景下，提高能源利用效率、降低能耗成為社會發展的方向。我國社會總能耗中，建筑能耗占比高達47.24%，建筑節能必將成為未來節能減排的重點投資方向，建設部等部委正在制訂建筑節能三年規劃。長期來看，節能環保政策的出臺與落實有望推動聚氨酯等行業新興需求增長。1、國外建筑節能保溫材料應用普及率較高，取得顯著效益，為國內類似應用指明了方向20世紀70年代后，國外普遍重視保溫材料在建筑中的應用，力求大幅減少能耗，減少環境污染和溫室效應。國外保溫材料工業已經有很長的歷史，國外一些發達國家早在上世紀70年代末就已經開始了建筑節能的工作，強制建筑業在新建建筑中執行節能標準。國外的建筑節能法規30多年來取得了顯著效益。丹麥1985年比1972年采暖面積增加了30％，但采暖能耗卻減少了318萬噸標準煤，采暖能耗占全國總能耗的比重，也由39％下降為28％；美國自從制定和執行一部節能標準至今已節約了大量資金耗費，估計到2011年，在此基礎上又節約430億美元。2、中國建筑節能保溫材料下游應用市場空間廣闊，水性聚氨酯可能是最優選擇百利亞太目前我國的建筑絕大多數都屬于高能耗建筑，單位建筑能耗是同緯度西歐和北美國家的2-3倍。在全國400多億平方米的建筑中，95％都屬于高能耗建筑，而新建建筑也只有15%-20%執行了建筑節能設計標準。國家“十一五”規劃中明確了建筑節能要求：全國各類新建建筑要實現節能50%，重點城市達到65%，既有建筑節能改造逐步開展，大城市完成應改造面積的25%，中等城市完成15%，小城市完成10%。從國家頒布建筑節能相關標準規定的發展歷程來看，其涉及的范圍不斷擴大，相應的標準也在不斷提高，反映出國家對于節能環保的重視程度不斷提高。隨著國家推進節能環保的持續深入，建筑節能法規的實施，未來建筑節能保溫材料存在廣闊的市場發展空間：短期內，下游需求領域主要在于保障性住房、基礎設施建設等；長期來看，下游需求主要集中在城市化進程下新開工建筑、舊房改造等。根據有關部門測算，房屋住宅的能量損失大致為墻體約占50%；屋面約占10%；門窗約占25%；地下室和地面約占15%。我國建筑要在2010年實現節能率50%，需對建筑外墻進行全面改造，墻體保溫材料的市場將會大幅度增加。建筑節能保溫材料，包括擠塑板（XPS）、泡沫板（EPS）、噴涂聚苯乙烯（SPS）、聚氨酯泡沫（PUR）等保溫材料。除聚氨酯外，兩種應用較多的產品纖維石棉網與聚苯板存在一定的缺陷：纖維石棉網保溫性能較差，而聚苯板的安全性可能相對較差，保溫性能也低于聚氨酯。根據行業協會提供的數據，用聚氨酯作建筑保溫材料，施工工期減少三分之二，工程造價每平方米降低20～30元。從綜合性能來看，聚氨酯也應該是最優的選擇：其保溫性能卓越；一材多用，同時具備保溫、防水、隔音、吸振等諸多功能；防水抗滲性能優異；與屋面及外墻粘結牢固。參考國外經驗，聚氨酯已經成為建筑節能保溫材料的主流品種。而從應用于中國北方供暖的管材變遷歷史來看，也逐漸從石棉網轉向聚氨酯硬泡。3、國家相關政策出臺將成為促進水性聚氨酯在建筑節能保溫領域應用的關鍵因素之一當前，我國將聚氨酯硬泡應用于外墻外保溫系統仍處于起步階段，目前主要以直接噴涂方式進行施工。國內以煙臺萬華和紅寶麗為代表的化工新材料公司正在積極開拓建筑節能保溫材料市場：2009年8月，煙臺萬華節能建材股份有限公司在上海建筑節能展上，展示了其最新綠色節能新產品—萬華硬泡聚氨酯復合保溫板，引起了廣泛關注。2009年4月，紅寶麗與控股子公司寶淳化工共同出資設立南京紅寶麗新材料有限公司，主營業務包括聚氨酯板材、聚氨酯制品（聚氨酯泡體等）、復合包裝材料等，積極開拓建筑節能領域應用的意圖十分明顯。根據北美成熟市場經驗，產品供應能力和服務能力是建筑保溫材料競爭的關鍵。一方面，保溫材料企業必須具備及時和充足的產品供應能力；另一方面，優秀的售前售后服務和現場安裝服務也是吸引更多的客戶的關鍵，安裝服務也是保溫材料企業的一個重要收入來源。國內水性聚氨酯下游需求的真正啟動主要還取決于材料的實際性價比、建筑施工的難易程度以及國家相關政策的支持力度與實際執行情況等因素。一旦國家出臺建筑節能保溫材料形成強有力的支持性政策，可能將成為推動水性聚氨酯在建筑領域消費增長的催化劑之一，也有望帶動MDI與聚醚消費的進一步增長。第三節水性聚氨酯行業在國民經濟中的地位和作用 我國政府積極倡導低碳經濟進展模式，積極承擔環境保護的責任和義務，這給水性聚氨酯產業帶來巨大的進展機遇。引導企業提高創新能力，推動關鍵技術和設備的國產化進程，加快水性聚氨酯材料在國民經濟各領域的推廣運用，尤其是節能保溫方面的運用。將10萬噸/年及以上丙烯直接氧化法制環氧丙烷成套生產技術和大型TDI成套生產技術作為開發類項目，加強關鍵和前沿技術研發，增強自主創新對產業進展的支撐能力。水性聚氨酯產業應根據《石油和化工產業結構調整指導意見》，提高MDI、TDI等聚氨酯原材料的供應能力，形成幾個具有國際競爭力的異氰酸酯、聚醚多元醇生產基地；進展聚脲彈性體、水性聚氨酯、泡沫穩定劑、發泡劑、阻燃劑等產品；鼓舞使用可再生資源和可生物降解原料生產聚氨酯產品。第四節水性聚氨酯行業相關政策分析 一、水性聚氨酯行業產業政策分析 2009年廣東、河南、湖南、安徽、青海等省都出臺了石化產業振興規劃。根據振興規劃，未來，湖南將發展高檔涂料、顏料、特種環氧樹脂、氟化工等9大化工新材料產業，帶動形成2條產業鏈，實現年銷售收入400億元。10月隨著《石油和化工產業振興支撐技術指導意見》、《產業振興支撐技術目錄》、《石油和化工產業結構調整指導意見》的相繼出臺，中國石化行業由此形成了完整的振興規劃。業內人士普遍認為，這系列政策和措施的出臺對中國涂料行業以科學技術力量在保增長、擴內需、調結構中的重要支撐作用，為涂料工業推動新型綠色化道路發展提供堅實的基礎。通過對這一系列政策的閱讀，我們不難發現《意見》在精細化工領域中對涂料重點開發水性化、高固體份、粉末化以及建筑、橋梁、航空、汽車、船舶等領域高性能產品，提高產品的環境友好性和專用性都做出了明確的規定。同時，智慧也發現在石油和化工產業振興支撐技術目錄中，環保型高檔染料、有機顏料制備關鍵技術;高性能綠色、環保涂料制備關鍵技術;10萬噸/年氯化法鈦白成套技術;氣相光氣法制異氰酸酯技術等配