根據(jù)中國聚氨酯(PU)工業(yè)協(xié)會的最新統(tǒng)計，截至8月，聚氨酯原料MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)的國內(nèi)產(chǎn)能已經(jīng)飆升至302萬噸/年，但受全球經(jīng)濟復(fù)雜多變及中國經(jīng)濟增速放緩的影響，國內(nèi)聚氨酯下游需求增速同步放緩。MDI行業(yè)產(chǎn)能已進入全面過剩時代。
聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在家電、制革、制鞋、紡織等勞動密集型的制造業(yè)，這些行業(yè)由于匯率變化、勞動力成本上升等原因，需求開始下降，而近幾年，我國汽車工業(yè)快速發(fā)展，對聚氨酯的需求開始逐步上升。
輕量化時代，節(jié)能和環(huán)保已成為汽車制造的主要課題。汽車設(shè)計師和工程師不斷探尋合適的新材料，在汽車上大量使用塑料零部件，而聚氨酯材料憑借在塑料材料中性能優(yōu)異、品質(zhì)良好等特點，受到人們的普遍關(guān)注，同時使用量也在不斷加大，此外，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，聚氨酯在汽車工業(yè)中的用途也越來越廣泛。
1 PU是實現(xiàn)汽車材料輕量化的關(guān)鍵材料
在應(yīng)用于現(xiàn)代汽車的所有塑料中，聚氨酯的用量不僅是最大的，而且其應(yīng)用范圍也是無與倫比的：從車箱到外部件，從軟質(zhì)到硬質(zhì)，從輕型到致密型，一直到高強度的玻纖增強制品，隨處可見聚氨酯的應(yīng)用。包括汽車座椅、坐墊、頭枕、地墊、儀表盤、遮陽板、門板、頂棚襯里等內(nèi)飾件，以及汽車涂料、天窗、輪胎、隔音降噪材料、密封材料等領(lǐng)域都要用到聚氨酯硬泡、半硬泡、軟泡、自結(jié)皮、聚氨酯彈性體、膠黏劑、聚氨酯涂料、合成革、水性聚氨酯等產(chǎn)品。
汽車工業(yè)制品的需求量主要由銷售量決定，據(jù)汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的銷量數(shù)據(jù)顯示，2014年我國汽車銷量達到2349.19萬輛，同比增長6.86%。盡管全球范圍內(nèi)汽車的銷售量保持緩慢的增長，但在未來幾年內(nèi)，世界汽車銷量仍將以2%～3%的速度增長。
目前技術(shù)發(fā)達國家轎車平均塑料用量120 kg/輛，德國轎車平均塑料用量300 kg。我國轎車平均塑料用量80~100 kg/輛，奧迪A2型汽車用量為220 kg。到2020年，技術(shù)發(fā)達國家轎車平均塑料用量將達到500 kg/輛以上。BASF制造了全PU車身跑車，其最高時速可達270 km。采用了RRIM技術(shù)，該PU車身是一種碳纖維增強微孔PU彈性體復(fù)合材料。
2 TPU及其復(fù)合材料用途廣闊
目前在轎車中應(yīng)用的塑料件材料主要是PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PU和PA(尼龍)四種材料。汽車塑料件的發(fā)展方向是不斷推出性價比優(yōu)良、并可回收再生的材料。而熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)材料可發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢。TPU已被用于汽車車體的多種構(gòu)件，包括TPU塑料合金，如TPU與PP、PVC、PA等塑料構(gòu)成性價比優(yōu)良的復(fù)合材料，可在汽車工業(yè)中發(fā)揮重大作用。TPU橡膠復(fù)合材料：TPU與多種橡膠構(gòu)成的復(fù)合材料在汽車工業(yè)中具有重要用途。
(1)TPU/PP(聚丙烯)塑料合金
目前國內(nèi)外正在開發(fā)針對汽車TPU-PP玻纖(包括長纖和短纖)的增強橡塑復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，此種材料具有質(zhì)輕、性價比優(yōu)良、可回收等優(yōu)點，可望能廣泛用于汽車內(nèi)外飾件，如保險杠及其支架，車上各種支架和結(jié)構(gòu)框架等，一旦開發(fā)成功，則TPU在汽車上的應(yīng)用將大幅增大。
(2)TPU/PC(聚碳酸酯)塑料合金
TPU/PC共混合金可改善PC的韌性、應(yīng)力開裂性、斷口敏感性、耐溶劑、耐化學(xué)品性，同時可降低PC的成型加工溫度，在汽車工業(yè)擴大了其應(yīng)用范圍。
(3)TPU/PVC塑料合金
TPU/PVC合金可明顯提高PVC伸長率(可替代有毒的DOP增塑劑)擴大了PVC應(yīng)用領(lǐng)域。近來報導(dǎo)反應(yīng)性共混技術(shù)制備TPU/PVC合金。首先將PVC溶解在TPU的原料二元醇中，隨后加入異氰酸酯進行原位聚合，形成TPU/PVC合金，性能優(yōu)于一般的TPU/PVC共混合金，在汽車領(lǐng)域，擴大了應(yīng)用范圍。
(4)TPU/PA6(尼龍6)塑料合金
尼龍6是尼龍中性價比最優(yōu)、用途最廣的工程塑料。PA6具有強度高、耐腐蝕、耐油和自潤滑性優(yōu)良等特點，但存在沖擊韌性不高、吸濕性較大缺點。因而限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。TPU彈性體具有高強度、高彈性、高耐磨性等特點，但存在耐溫性不高的缺點。開發(fā)TPU/PA6工程塑料綜合了上述兩種材料的優(yōu)點，克服其缺點，將是一種新型高性能復(fù)合材料。在汽車工業(yè)具有廣泛的應(yīng)用價值。
TPU塑料合金和TPU橡膠復(fù)合材料均具有可回收再利用優(yōu)點，目前我國已有5000多萬輛廢舊車輛，每年將有1000萬輛舊車需進行改造和作廢。歐美先進國家對汽車工業(yè)用塑料件明確提出了可回收率指標和可利用率，要求汽車塑料可回收率達到95%以上、可利用率達到90%以上。我國發(fā)改委、科技部、環(huán)保局聯(lián)合制定了汽車部件回收利用技術(shù)政策“到2017年我國汽車可回收率要求達到95%以上、可利用率達到85%”。
TPU是一種可回收的熱塑性彈性體，但是目前TPU在我國汽車工業(yè)上的年消費量只有3萬t左右，TPU塑料合金等復(fù)合材料無疑給新型TPU彈性體材料在汽車上的應(yīng)用提供了新的巨大市場機遇。
3 PU復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域前景如何
近期，據(jù)外媒報道，新款奔馳smartfortwo在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)頂篷中使用了ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料，其頂篷模塊由蜂窩夾層和玻璃纖維襯墊組成。
ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料是由巴斯夫研發(fā)，具有密度低、可被熱活化等特點，通過浸漬工藝完成水沫，然后和A類薄層材料一起被壓鑄成形。隨后聚氨酯開始在夾層邊緣發(fā)泡并在薄層、增強型襯墊和蜂窩芯材之間形成一種固體符合材料。
據(jù)了解，得益于新型材料的使用，新款奔馳smartfortwo的頂篷重量較普通頂篷減輕了30%左右，但依然保持較好的強度和抗彎剛度。
隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，也為PU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有利條件，在未來汽車輕量化、綠色環(huán)保和舒適安全的趨勢下，PU材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將顯出出巨大的潛力。
