一、聚氨酯行业概述
聚氨酯（简称PU）全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。聚氨酯可通过改变原料的种类和化学结构、规格指标、配方比例制造出具有各种性能的不同制品，是各种高分子材料中唯一一种在塑料、橡胶、泡沫、纤维、涂料、胶粘剂和功能高分子七大领域均有重大应用价值的有机合成材料，已成为当前高分子材料中品种最多、用途最广、发展最快的特种有机合成材料。
聚氨酯产业链包括聚氨酯上游原料和聚氨酯下游制品。其中，聚氨酯原料为整个产业链条中最为关键的部分。聚氨酯产业链如下：
2002年世界聚氨酯制品总产量约1129万吨，2007年增长到1592万吨，2002—2007年年均增长率为7.1%，2008—2009年受金融危机的影响，聚氨酯行业产量下降，2010年逐渐复苏，2012年产量增长至1896万吨，同比增长4.5%，2007—2012年年均增长率为4%。预计未来聚氨酯将保持4%的年均增长率，到2017年，全球聚氨酯总产量将达到2290万吨，2002—2012年世界聚氨酯生产状况及预测见下表。
| 单位：万t | ||||||
| 年份 | 聚氨酯原料 | 聚氨酯制品 | ||||
| 2002 | 759 | 1129 | ||||
| 2003 | 829 | 1207 | ||||
| 2004 | 940 | 1287 | ||||
| 2005 | 996 | 1375 | ||||
| 2006 | 1035 | 1480 | ||||
| 2007 | 1073 | 1592 | ||||
| 2008 | 1072 | 1630 | ||||
| 2009 | 1073 | 1542 | ||||
| 2010 | 1177 | 1669 | ||||
| 2011 | 1246 | 1814 | ||||
| 2012 | 1311 | 1896 | ||||
| 2013E | 1377 | 1973 | ||||
| 2017E | 1682 | 2290 | ||||
| 年均增长率/ % | 07-12 | 4.1 | 3.6 | |||
| 13-17 | 5.1 | 3.9 | ||||
二、聚氨酯原料
1、异氰酸酯
异氰酸酯是指分子结构中包含异氰酸酯基团（-N=C=O）的一类化合物，工业上使用的通常是含有两个或两个以上-NCO特征基团的有机二异氰酸酯或有机多异氰酸酯。通常根据结构的不同，可将异氰酸酯分为芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯（ADI），芳香族异氰酸酯主要包括TDI（甲苯二异氰酸酯）和MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯），也是目前最主要的异氰酸酯，约占全球异氰酸酯消费量的95%以上；脂肪族异氰酸酯主要包括HDI、H12MDI、IPDI等，其中HDI是主要的脂肪族异氰酸酯，约占脂肪族异氰酸酯消费量的2/3。
资料来源：2011中国异氰酸酯行业回顾（椭圆中数据为2011年全球消费量）
（1）MDI
MDI，全称二苯基甲烷二异氰酸酯，是目前最主要的异氰酸酯，2012年全球年消费量在477万吨左右，占异氰酸酯消费量的70%左右。工业上通常用的MDI包括纯MDI和聚合MDI，其中纯MDI即为二苯基甲烷二异氰酸酯，常温下为白色至浅黄色固体；而聚合MDI化学名称为多苯基甲烷多异氰酸酯，又称PAPI，实际上是MDI的低聚体，其常温下为褐色透明状液体。
目前工业上MDI主流的制备工艺是采用光气法工艺：即苯胺和甲醛反应生成不同缩合度的二苯基甲烷二胺（MDA），再经过低温、高温光气化阶段，生成粗品MDI，粗品MDI经过脱气、高真空蒸馏、提纯、分离等后处理工序，生产出纯MDI和不同缩合度的聚合MDI。
MDI的生产具备高资本和技术壁垒。从公开资料可知，巴斯夫重庆40万吨/年MDI装置预计至少投资80亿元；而万华宁波最初16万吨/年MDI装置单固定资产投资就接近23亿元，这其中不包括配套的热电厂投资等；因此MDI的前期资本投资较为巨大，同时MDI的生产建设通常需要2-4年的建造周期，这在某种程度上提高行业的进入壁垒。
高资本、高技术壁垒使得MDI呈现寡头垄断的竞争格局，目前全球掌握MDI核心技术的公司只有7-8家，包括拜耳、巴斯夫、烟台万华、亨斯曼、陶氏、日本三井、日本聚氨酯等，其中拜耳、巴斯夫、烟台万华、亨斯曼、陶氏5家产能合计占比在85%以上。MDI技术壁垒主要体现在几个方面，一是光气的规模化使用，光气有剧毒，规模化使用对自动化控制要求非常高，同时光气的反应条件要求比较苛刻，工艺复杂；二是反应过程中使用的盐酸对设备腐蚀比较严重，因此设备防腐性要求比较高；三是MDI的热敏性比较强，对温度的控制要求比较高，因此需要严苛的反应条件。
MDI消费结构
2011年全球MDI市场消耗中，以建筑行业消耗MDI最多，达到31%，其次是冷藏行业16%，汽车和TPU的消耗量各达9%。
而中国MDI市场消耗以家用电器占据主导，达到30%，其次是浆料15%，建筑行业和交通工具分别占12%、9%。
目前中国MDI的生产中，纯MDI与聚合MDI各自占比约为35%、65%。其中，聚合MDI主要用于生产聚氨酯硬泡，并应用于保温材料领域，主要下游行业为冰箱冰柜、汽车、建筑、冷链物流等；纯MDI主要用生产合成革浆料、鞋底原液、氨纶，主要下游行业为合成革、制鞋、箱包、服装等。
目前国内MDI的供给主要包括两个来源，一方面是国内工厂的供应；另一方面主要是来自日本、韩国等地的进口。
国内供给现状：国内目前一共有四家厂商，分别是烟台万华、上海拜耳、上海联恒、日本聚氨酯，合计拥有176万吨/年产能。烟台万华包括烟台厂区和宁波厂区，其中烟台厂区有20万吨/年产能，宁波一期30万吨/年产能，宁波二期60万吨/年产能，截止2012年6月，烟台万华合计拥有110万吨/年MDI产能，是目前国内产能最大的MDI厂商；上海拜耳在国内的厂区位于上海漕泾，共有35万吨/年产能，该厂区2008年10月投产；上海联恒是巴斯夫、亨斯曼、上海华谊集团、高桥石化等的合资公司，其中巴斯夫和亨斯曼各占35%的股权，负责MDI的生产、销售，目前上海联恒年产能为24万吨/年；日本聚氨酯在浙江瑞安有一套7万吨/年MDI母液蒸馏分离精制装置。
2007—2012年中国MDI缺口不断减小，国内产量不断提高，进口量逐渐减少，出口量逐渐增加。2012年产需比达到96%，预计2017年产需比将达116%，国内生产完全能满足国内消费，并大量出口。
（2）TDI
甲苯二异氰酸酯简称TDI，为无色或淡黄色有刺激性臭味的透明液体，在紫外线照射下变黄。
目前主流的生产方法:由甲苯硝化生成二硝基甲苯，再经还原得到甲苯二胺。甲苯二胺与光气反应即得TDI（以2,4-异构体为主）。
TDI下游领域主要有软质聚氨酯泡沫及聚氨酯弹性体、涂料、胶粘剂等，其中全球TDI有85％左右用于生产软质聚氨酯泡沫，而就中国国内的消费比率而言，2012年，我国TDI软泡行业用量占其总消费量的66.7%左右，涂料行业占12.4%左右，弹性体占13.9%左右。
2012年TDI本土生产企业甘肃银光、沧州大化、烟台巨力共有产能38万吨/年，本土企业太原蓝星搬迁改造，原4万吨/年装置关停。外资企业有上海巴斯夫16万吨/年和上海拜耳25万吨/年，国内总产能79万吨/年，不仅满足国内需求，并实现出口。
2012年中国TDI消费量约63万吨，同比增长12.5%，其中聚氨酯软质泡沫消费量约42万吨，同比增长9.5%；涂料领域消费量约7.8万吨，同比增长18%；弹性体领域消费量约8.8万吨，同比增长25%，粘合剂领域消费3.2万吨，同比增长14%；其他领域1.2万吨。
中国TDI曾经长时间供不应求，供应缺口都在10万吨/年以上。2012年首次实现净出口，出口量8万吨，净出口3.2万吨，标志着中国TDI出口市场的突破。2012年中国TDI消费量63万吨，产需比为105%。随着国内产能的不断释放，进口量将逐渐减少，出口量将逐渐增多，产需比将逐渐增大。
（3）MDI与TDI的对比
①TDI异氰酸根含量较MDI高，单位质量发泡体积较大。TDI全称甲苯二异氰酸酯，一个苯环上有两个异氰酸根，其异氰酸根含量为48.3%；MDI全称二苯基甲烷二异氰酸酯，其有两个苯环，异氰酸根含量为33.6%；通常异氰酸根含量越高，单位发泡体积越大，因此两者相比，TDI单位质量发泡体积较大。
②MDI毒性较小，TDI有剧毒。MDI蒸汽压较低，不容易挥发，无刺激性气味，对人体毒性较小，对运输无特殊要求；TDI蒸汽压较高，容易挥发，有强烈刺激性气味，是剧毒危险品，对运输有严格要求。
③MDI体系熟化速度快。与TDI相比，MDI体系熟化速度快，制品模塑周期短，而且泡沫体性能好，例如TDI基泡沫体一般需要12-24h熟化过程才能达到最佳性能，而MDI体系仅需要1h就可达到95%熟化程度。
④MDI易开发多样化泡沫产品，相对密度较高，通过改变组分比例，可生产硬度范围很宽的产品。
MDI成为后起之秀。可以看出，与TDI相比，MDI有诸多优势，所以MDI虽然较TDI起步晚，但发展较为迅猛，在20世纪70年代全球MDI产量即超过TDI。2000-2010年全球MDI消费量从240万吨增长至420万吨，复合增速为5.8%；全球TDI消费量从131万吨增长至191万吨，复合增速为3.9%；即MDI有更高的需求增速。
聚合MDI下游主要用于生产硬泡，应用于建筑节能、冰箱冰柜等，全球建筑约占聚合MDI消费量的35%左右，冰箱冰柜约占聚合MDI消费量的20%左右；纯MDI主要用于生产浆料、鞋底、弹性体等，应用于合成革、制鞋、汽车等领域；而TDI下游主要应用于软泡，据估计，全球80%左右的TDI用来生产软泡，应用于家具、汽车等领域。
2、多元醇
（1）聚酯多元醇
聚酯多元醇通常是由有机二元羧酸与多元醇缩合或由内酯与多元醇聚合而成。二元酸有己二酸、卤代苯二甲酸等。多元醇有乙二醇、丁二醇、季戊四醇等。
①己二酸（AA）
己二酸简称AA，主要用于制己二腈进而生产己二胺，并与己二胺合成生产聚酰胺66（尼龙66），聚酰胺66可作为工程塑料与锦纶纤维。
由于我国尼龙塑料工业发展较缓慢，而聚氨酯工业发展迅速，因此我国己二酸的消费结构与国外差距较大。目前美国、西欧、日本尼龙盐消费量占己二酸消费量的比例分别为90.7%、65.4%、57.5%，远远高于我国约18%的比例。我国己二酸最大的消费领域是聚氨酯行业，约占总消费量的58%，尼龙66盐约占18%，其他领域约占24%。我国聚氨酯对己二酸的需求保持年均15%的增长速度，预计近年我国己二酸的消费结构不会有大的变化。
②1,4-丁二醇（BDO）
1,4-丁二醇（BDO）是一种重要的有机和精细化工原料，被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。其下游衍生产品主要包括四氢呋喃（THF）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、γ-丁内酯（GBL）和聚氨酯（PU）及涂料、增塑剂等。THF可用于生产聚四亚甲基乙二醇（PTMEG），PTMEG是合成氨纶、聚醚弹性体及热塑性聚氨酯的原料。此外，BDO还可用作溶剂、涂层树脂和医药中间体。
2010年我国 BDO的主要消费结构
目前全球可工业化生产的BDO生产工艺技术主要有四种：Reppe合成法（炔醛法）、丁二烯法、丁烷/顺酐法、环氧丙烷/烯丙醇法。
国内企业如山西三维、新疆美克、南京蓝星、陕西陕化等，主要采用炔醛法和顺酐法生产BDO。2011年中国的BDO生产能力达到47.9万吨，成为世界上拥有BDO生产能力最大的国家。
（2）聚醚多元醇
聚醚多元醇（简称聚醚，统称PPG）是环氧丙烷的重要衍生产品，是合成聚氨酯的主要原料之一。由于起始剂种类的不同，生产的聚醚可分为软泡聚醚、硬泡聚醚和弹性体聚醚。
聚醚最大的用途是生产聚氨酯塑料，其次用作表面活性剂，如泡沫稳定剂、造纸工业消泡剂、原油破乳剂、油井酸处理润湿剂及高效低泡洗涤剂等。也用做润滑剂、液压流体、热交换流体及淬火剂、乳胶发泡剂、多种切削和牵伸剂组分及专用溶剂等。
2000年以来，随着中国聚氨酯工业的迅速发展，中国聚醚多元醇工厂大量新建、扩建，产能也在不断地增长。2002年，中国聚醚多元醇产能约55万吨/年，产量35万吨，2007年发展到产能146万吨/年，产量94万吨，2012年产能达到312万吨/年，产量198万吨。2007—2012年中国聚醚多元醇产能、产量年均增长率分别为17%和16%，目前产能亦满足需求且显过剩。
2、多元醇
（1）聚酯多元醇
聚酯多元醇通常是由有机二元羧酸与多元醇缩合或由内酯与多元醇聚合而成。二元酸有己二酸、卤代苯二甲酸等。多元醇有乙二醇、丁二醇、季戊四醇等。
①己二酸（AA）
己二酸简称AA，主要用于制己二腈进而生产己二胺，并与己二胺合成生产聚酰胺66（尼龙66），聚酰胺66可作为工程塑料与锦纶纤维。
由于我国尼龙塑料工业发展较缓慢，而聚氨酯工业发展迅速，因此我国己二酸的消费结构与国外差距较大。目前美国、西欧、日本尼龙盐消费量占己二酸消费量的比例分别为90.7%、65.4%、57.5%，远远高于我国约18%的比例。我国己二酸最大的消费领域是聚氨酯行业，约占总消费量的58%，尼龙66盐约占18%，其他领域约占24%。我国聚氨酯对己二酸的需求保持年均15%的增长速度，预计近年我国己二酸的消费结构不会有大的变化。
②1,4-丁二醇（BDO）
1,4-丁二醇（BDO）是一种重要的有机和精细化工原料，被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。其下游衍生产品主要包括四氢呋喃（THF）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、γ-丁内酯（GBL）和聚氨酯（PU）及涂料、增塑剂等。THF可用于生产聚四亚甲基乙二醇（PTMEG），PTMEG是合成氨纶、聚醚弹性体及热塑性聚氨酯的原料。此外，BDO还可用作溶剂、涂层树脂和医药中间体。
2010年我国 BDO的主要消费结构
目前全球可工业化生产的BDO生产工艺技术主要有四种：Reppe合成法（炔醛法）、丁二烯法、丁烷/顺酐法、环氧丙烷/烯丙醇法。
国内企业如山西三维、新疆美克、南京蓝星、陕西陕化等，主要采用炔醛法和顺酐法生产BDO。2011年中国的BDO生产能力达到47.9万吨，成为世界上拥有BDO生产能力最大的国家。
（2）聚醚多元醇
聚醚多元醇（简称聚醚，统称PPG）是环氧丙烷的重要衍生产品，是合成聚氨酯的主要原料之一。由于起始剂种类的不同，生产的聚醚可分为软泡聚醚、硬泡聚醚和弹性体聚醚。
聚醚最大的用途是生产聚氨酯塑料，其次用作表面活性剂，如泡沫稳定剂、造纸工业消泡剂、原油破乳剂、油井酸处理润湿剂及高效低泡洗涤剂等。也用做润滑剂、液压流体、热交换流体及淬火剂、乳胶发泡剂、多种切削和牵伸剂组分及专用溶剂等。
2000年以来，随着中国聚氨酯工业的迅速发展，中国聚醚多元醇工厂大量新建、扩建，产能也在不断地增长。2002年，中国聚醚多元醇产能约55万吨/年，产量35万吨，2007年发展到产能146万吨/年，产量94万吨，2012年产能达到312万吨/年，产量198万吨。2007—2012年中国聚醚多元醇产能、产量年均增长率分别为17%和16%，目前产能亦满足需求且显过剩。
由于聚醚多元醇生产的技术壁垒不高，中国生产企业较多，主要供应商有高桥石化、中海壳牌、山东东大、方大锦化、天津三石化等，以及新崛起的河北亚东化工集团有限公司、淄博德信联邦化学工业有限公司、佳化化学股份有限公司等，2012年中国主要聚醚多元醇生产企业见下表。
| 序号 | 公司名称 | 区域 | 产能/(万t/a) | 产量/万t |
| 1 | 中海壳牌石油化工有限公司 | 华南 | 23 | 20 |
| 2 | 淄博德信联邦化学工业有限公司 | 华东 | 23 | 15 |
| 3 | 山东东大化学工业（集团）公司 | 华东 | 20 | 16 |
| 4 | 上海高桥石油化工公司 聚氨酯事业部 | 华东 | 18 | 16 |
| 5 | 佳化化学股份有限公司 | 华东、东北 | 16 | 10 |
| 6 | 广州宇田聚氨酯有限公司 | 华南 | 15 | 10 |
| 7 | 江苏钟山化工有限公司 | 华东 | 15 | 10 |
| 8 | 南京红宝丽股份有限公司 | 华东 | 15 | 10 |
| 9 | 句容宁武化工有限公司 | 华东 | 15 | 10 |
| 10 | 河北亚东化工集团有限公司 | 华北 | 14 | 8 |
| 11 | 方大锦化化工科技股份有限公司 | 东北 | 12 | 7 |
| 12 | 南京金浦锦湖石油化工有限公司 | 华东 | 12 | 10 |
| 13 | 绍兴市恒丰聚氨酯实业有限公司 | 华东 | 10 | 6 |
| 14 | 天津石油化工公司聚醚部 | 华北 | 8 | 4 |
| 15 | 广东万华容威聚氨酯有限公司 | 华南、华东 | 8 | 5 |
| 其他 | 88 | 41 | ||
| 合计 | 312 | 198 |
2012年中国聚醚多元醇消费量达到200万吨，2007—2012年年均增长率为10%。中国聚醚多元醇主要用于生产聚氨酯泡沫，其中用于聚氨酯软泡90万吨，占45%；用于聚氨酯硬泡77万吨，占38%。
2012年中国聚醚多元醇产量为198万吨，净进口2万吨，产需比为99%，产需基本平衡。预计2013年消费量220吨，同比增长10%，净进口为0，产需平衡。预计2017年消费量290万吨，产需比107%，产量完全能满足国内需求，并实现出口。
3、助剂或辅料
异氰酸酯和多元醇通常占聚氨酯制品（不包括溶剂）质量的80%以上，而聚氨酯材料的多样化、高性能离不开助剂。助剂用量虽少，却是聚氨酯材料的关键原材料。主原料和助剂的发展，促进了聚氨酯新材料的开发。主要助剂或辅料有：
（1）扩链剂
在聚氨酯材料配方中，扩链剂或交联剂是常用的助剂。扩链剂是指含2个官能团的化合物或二元醇、二元胺、乙醇胺等，通过扩链反应生成线型高分子；在聚氨酯行业的交联剂一般指三官能度以及四官能度化合物，如三醇、四醇等，它们使得聚氨酯产生交联网络结构。扩链剂和交联剂是小分子，在聚氨酯分子中对硬段含量产生贡献。在满足固化的前提下，扩链剂用量越多，相应二异氰酸酯用量也越多，聚氨酯的硬段含量高，由此得到高强度、较高硬度的材料。
（2）催化剂
催化剂是许多化学反应的促进剂。催化剂是合成树脂的一种重要助剂，对于聚氨酯也不例外。它缩短反应时间，提高生产效率，选择性促进正反应、抑制副反应。在许多聚氨酯制品生产中，催化剂是一种常用的助剂，用量虽少，作用很大。
（3）阻燃剂
和其他大多数高分子材料一样，聚氨酯不耐燃，容易被点燃，产生毒性气体，危害人身财产安全。所以，一般通过各种方法，使聚氨酯制品具有一定的阻燃性。添加阻燃剂是最常用的方法，阻燃剂是聚氨酯材料的重要助剂。
（4）发泡剂
水是聚氨酯材料重要的发泡剂，它是化学发泡剂，通过与异氰酸酯反应生成的二氧化碳气体，使粘弹性的泡沫物料膨胀、发泡、固化，得到泡沫塑料。在传统的聚氨酯泡沫塑料中，水主要用作软质泡沫塑料的发泡剂，也用于微孔弹性体、半硬质泡沫塑料和硬质泡沫塑料。由于二氧化碳热导率较高，并且渗透性较强，因此水很少用于要求有高绝热性能的硬质聚氨酯泡沫塑料配方。聚氨酯硬泡的生产必须使用物理发泡剂。因为硬泡生产中的物料混合初期，在数十秒内产生大量的热量，它需要发泡剂吸收部分热量，同时发泡剂的气体使泡沫膨胀发泡。在聚氨酯软泡生产中，为了获得低密度的柔软泡沫塑料，同时不因水用量过多而引起泡沫僵硬，一般需控制水的用量，而添加适量的物理发泡剂作为辅助发泡剂。
（5）匀泡剂
生产聚氨酯泡沫塑料时，匀泡剂是一个不可缺少的组分。它增加各组分的互溶性，起着乳化泡沫物料、稳定泡沫和调节泡孔的作用。目前使用的泡沫稳定剂多属于聚醚改性有机硅表面活性剂（行业有时俗称“硅油”）。
（6）光稳定剂
大部分聚氨酯材料是以芳香族二异氰酸酯TDI、MDI和芳香族多异氰酸酯PAPI为主要原料制得，芳香族氨酯基的存在使得聚氨酯在长期日光照射发生黄变，为了减轻变色，可添加光稳定剂。
（7）抗氧剂
抗氧剂主要用于防止聚氨酯热氧降解，这类稳定剂从作用机理分有自由基链封闭剂和过氧化物分解剂。
（8）水解稳定剂
聚酯及聚酯型聚氨酯中的酯基长期在潮湿环境中或者浸泡在水中容易水解，酯键断裂，聚合物降解，生成羧酸基团，而羧基的存在又加速了酯基的水解。添加水解抑制剂或称水解稳定剂，可抑制水解、延缓水解。
（9）色浆
聚氨酯的染色性较好。通过添加色浆，可制造具有所需颜色的聚氨酯制品，如彩色聚氨酯软泡、弹性体、合成革等。除了利用颜色提供功能性的效果，对聚氨酯泡沫塑料染色还有以下作用：①利用不同的颜色区分不同密度和不同功能的聚氨酯软泡。不同颜色和深度代表不同的密度，或阻燃性海绵，或抗静电海绵。②可用棕色、红色、黄色或黑色来掩饰聚氨酯的变黄现象，使聚氨酯制品的变黄现象不明显或不易察觉，从而将负面效果降低至最低点。
（10）脱模剂
聚氨酯材料与许多材料都有较好的黏结性，因此在模塑成型时，需在模具表面涂上脱模剂，以使泡沫表皮与模具中间形成很薄的隔离层，便于制品的脱模。
鲁ICP备2021047099号