2010年10月18日，国务院下发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，明确将从财税金融等方面出台一揽子政策加快培育和发展战略性新兴产业。到2015年，战略性新兴产业增加值占国内生产总值的比重将达到8%左右。到2020年，战略性新兴产业增加值占国内生产总值的比重力争达到15%左右。节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造产业成为国民经济的支柱产业，新能源、新材料、新能源汽车产业成为国民经济的先导产业。

    七大战略性新兴产业中，蕴含了无限的化工机遇。本期起，我们将广泛邀请化工各领域的专家、学者、企业高层以及产经、证券专业人士，对于新兴产业中存在的化工机遇进行解读，以飨读者。同时我们也热切期待您与我编辑部积极联系、踊跃投稿，发表您的真知灼见，共同促进化工产业“十二五”的健康发展。本期我们将邀请中国聚氨酯工业协会专家、上海市聚氨酯产业发展促进中心总工程师黄茂松及上海应用技术学院材料科学与工程学院贾润萍教授为读者解读聚氨酯弹性体在战略性新兴产业中的发展前景。

    在我国提出的七大新兴产业中涉及的汽车工业、高铁和城市轨道交通、新能源、海洋工程和高端装备制造业中，各种高性能材料将是化工发展的宠儿。聚氨酯（PU）产业尤其是聚氨酯弹性体，受到广泛的关注。尤其是去年，我国聚氨酯（PU）产业在国家扩大内需，加大基础建设投资和外贸多元化等一系列政策的推动下，表现一枝独秀，继续保持了持续快速平稳发展的势头。七大新兴产业将是PU弹性体未来发展的新的动力之源，PU弹性体产业的机遇多多。

    据统计，2007年我国PU弹性体产量已达到123万t，2010年预计将达到170万t左右，产值约500亿元。

    其中，PU微孔弹性体（主要为PU合成革树脂和PU鞋材树脂）生产与出口已跃居全球首位， PU合成革树脂的年产量已达到180～200万t（相当于干料54万～60万t），占全球产量70%，年产值已达到233亿元； PU鞋材树脂年产量已达到30万t，占全球70%以上。

    同时，我国是全球TPU的生产和消费大国。据统计，2007年全球TPU消费量为26.5万t，其中美国6万t，西欧8万t，日本1.5万t，中国大陆11万t。预测2010年我国TPU产量将达到15万t。未来我国PU弹性体企业应抓住机遇，充分发挥我国CPU、PU微孔弹性体和TPU产品规模和市场优势，不断开发新品种、扩大新应用，实现PU弹性体强国发展之路。

    1、高铁、地铁、城市轨道交通和公路用PU弹性体高速铁路、地铁和城市轨道交通是我国未来几年基本建设投资的重点领域。根据铁道部《中长期铁路网规划》，铁道部将在未来几年投入2万亿元资金用于铁路建设，包括2万km新的铁路网和7000 km高速铁路网。未来三年，我国高铁年平均投资额超过3000亿元。高铁将成为推动我国未来PU弹性体发展重要动力源。此外，城市交通中地铁、城际快速铁路、高架轻轨等多元化城市交通网也将得到大力发展。

    高速铁路要求轨道具有抗高速、高可靠性、高稳定性和高耐久性，并具有优良的抗震、隔音性能，传统木质和混凝土轨枕已不能完全满足以上这些性能要求。根据技术发达国家先进经验，开发以下PU弹性体新品种可满足此要求。

    （1）PU枕木  PU枕木是一种玻纤增强的PU微孔弹性体，具有比强度大、减震、降噪、耐电气绝缘、高耐久和环保等优良性能，目前已受到PU和铁路业界的高度关注，是全球PU弹性体研究的一个热点课题，在西欧和日本已有较成熟的研制和应用经验。在日本，PU枕木已有25年的使用历史，应用量达300万根，在日本高速列车新干线轨道线上已得到应用。日本产PU枕木在我国广州、上海和台湾地区也得到了部分应用，此外在奥地利维也纳地铁也应用了此种PU枕木。拜耳材料科技公司已成功制成Bayflex微孔PU弹性体枕木，计划将用于中国高铁建设。

    根据国家发展高速铁路长远计划，为了适应高速列车的提速要求，开发PU枕木以取代或部分取代混凝土枕木必将是未来发展趋势。按国外经验1 km高速铁路需用1800根左右轨枕计，则7000 km高速铁路，PU枕木市场规模将达到500亿元，无疑会给我国新型PU弹性体带来巨大的市场空间。

    当然，PU枕木要在我国高铁得到普遍应用，需解决两个关键技术：一是耐久性，要求PU枕木使用寿命大于50年；二是大幅降低成本，目前国外生产的PU枕木售价太高，在我国难以推广使用。国内上海、北京、山东等地正在开展PU枕木研发工作。

    （2）PU轨枕垫板与轨枕垫PU轨枕垫板是一种PU微孔弹性体，用于钢轨和枕木（或水泥枕）之间，要求具有良好的弹性和减振性能，以缓冲高速列车通过时产生的强烈振动和冲击而起到保护路基的作用；要求具有优良的耐磨和电绝缘性能以及耐自然老化和耐温性能（-40～80 ℃）。每块PU轨枕垫板约几百克，目前在国内高速铁路和地铁中已得到普遍应用，市场需求量巨大。

    轨枕垫是用于钢轨和混凝土轨枕之间的弹性垫，以此满足混凝土轨枕减震、降噪和提高耐久性等技术要求，具有高耐磨、高强度、高伸长率和长使用寿命特性，在高铁、地铁和城市轨道交通中具有广阔应用前景。

    据国家高铁规划要求，每铺设1km高铁轨道需要200 kg PU轨枕垫板（垫）。我国正在与国外合作开发中亚（乌鲁木齐-伊朗-德国）、东南亚（昆明-越南-新加坡）、俄罗斯、美国、巴西等高铁，国内高铁建设也在大力推进。未来几年内，此种PU弹性体市场需求量将达到2万t。目前此种高性能PU弹性体以进口为主，价格较贵。

    美国杜邦公司生产的此种产品售价为10万元/t。

    （3）公路路面用PU微孔弹性体  PU微孔弹性体可用于公路路面材料，此种路面材料是由PU作为树脂料，并填充大量的废轮胎胶粉和硅砂作为骨料而制成（空隙率为20%～30%）。此种材料因富有弹性、防噪效果明显，还可大幅提高路面的防滑性、耐重载和耐久性。

    2、新能源用新型PU弹性体（1）风能叶片用PU弹性体 风能发电是目前世界上新能源领域发展最快的技术之一，我国国土广阔，有着巨大风力资源。根据国家发改委计划，我国风能装机容量2020年将达到3万MW，占国内总发电量的15%左右，也将成为全球主要风力发电国家之一。

    风电设备中，风电发电机的叶片是极为重要的关键部件，约占总成本的15%～20%。叶片技术与复合材料技术密切相关，目前大型风机发电机叶片是由各种复合材料制成。对于叶片，除了要求大型化外，还要求高性能化（高比强度、抗疲劳、抗冲击、耐化学腐蚀和抗高低温等性能）、轻量化和低成本化。目前，制造5MW风机要求叶片长50m、制造7～10MW风机要求叶片长度达到60m。研制先进的风机叶片复合材料及其适于大型树脂复合材料构件制造的先进可靠的成型固化技术，成为发展风力发电制造的关键。目前制造风机叶片的基本树脂材料主要有聚酯树脂（UPR）、乙烯基树脂（VER）、环氧树脂（EPR）等，增强材料为高强玻纤、超高分子量聚乙烯纤维和碳纤维等。

    由风机叶片对材料性能的技术要求可以看出，微孔PU弹性体材料完全可以达到这些性能要求。其韧性将超过UPR、VER和EPR。德国拜耳公司几年前就已开始研制风机叶片聚氨酯复合材料的制造技术，目前已达到实用水平。

    近期，美国风能产品制造商Wind Sail Receport公司宣布最新推出的PU风机叶片取得重大突破，此种风机叶片材料由Bayer材料科技公司提供。报道称，该复合材料是由MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）与两种多元醇和玻纤构成。该叶片具有质量轻、耐候性好和使用寿命长等优点，风机功率大幅得到提高，制造成本与环氧树脂叶片相当。

    近来，美国雷可德（Reichhold）集团公司推出了DION31040-00聚氨酯复合树脂风机叶片复合材料。报道称，该产品具有优良的低黏度、高活性、抗冲击、高韧性等性能，比传统聚酯、乙烯树脂和环氧树脂具有更好的机械和工艺性能。该公司介绍研制此种复合材料主要目的是改善聚酯树脂的韧性，使其具有更强的抗冲击性能，称此种PU复合材料与纳米蒙托土和碳纤维完全相容。雷可德公司是世界上提供不饱和聚酯复合材料的最大供应商，其中风机叶片专用不饱和聚酯树脂制造水平居全球领先地位。

    由此可知，PU复合材料作为风机叶片，在技术上是可行的。美国已达到实用阶段，这无疑将给PU新型弹性体开辟了巨大的潜在市场空间。

    最近，拜耳公司获得美国能源部75万美元资助，开发碳纳米管/PU弹性体复合材料，制造风机叶片，该叶片具有质量更轻、强度更大、功率更强等优点。为了改善环氧树脂风机叶片易变形的缺点，提高其使用寿命，目前国外均采用PU涂料和PU胶黏剂，1.5 MW 风机叶片一般要消耗900 kg PU涂料和600 kg PU胶黏剂。上海应用技术学院正与相关单位合作开发风机叶片用含氟聚氨酯涂料。

    （2）太阳能电池新能源用TPU薄膜  太阳能是实现新能源的主要技术领域之一，而太阳能电池是太阳能新能源的关键装置。

    拜耳材料科技公司近年成功地开发了一种商品名为VISTASOLAR的耐光型TPU薄膜，以取代传统的EVA（乙烯-醋酸乙烯）薄膜，不仅使太阳能电池的生产更为方便快捷，还大大提高了太阳能电池效率和太阳能发电功率。

    未来几年，此种TPU薄膜产值将达到150亿元。

    （3）PU弹性体在水电、核电和其它新能源上的应用 　PU涂层在水介质中具有非常高的抗磨蚀性能，在水力发电中具有广泛的应用价值。PU弹性体具有十分优良的抗辐射能力，在核能发电中用途很广。此外，TPU正被用于海洋潮汐波浪发电。

    3、PU弹性体在汽车上的应用（1）TPU在汽车上应用 　在全球金融危机影响下，欧美汽车工业增速急剧下滑，唯中国汽车工业在国家采取一系列投资政策鼓励下一枝独秀，继续呈现高速增长势头。2010年我国汽车工业产销双双超过1800万辆，分别为1826.47万辆和1806.19万辆。汽车工业的高速发展无疑给我国新型PU弹性体创造新的市场机遇，未来新能源汽车的发展，更为TPU的使用再添一把火。

    TPU具有高强度、高耐磨、高弹性、耐老化、耐油等特点，在汽车零部件的应用十分广泛，如用于换挡拉杆手柄、各种联轴节的轴套和垫圈、各种线束的接插件、螺旋伸缩电线、电缆护套、齿形带、转向拉杆的护套和垫片、悬挂联合铰链、液压气动、悬挂隔膜、减震隔膜、减震器、弹簧限位块等。利用PU弹性体的高强度和高承载能力，美国固特异公司开发出第二代TPU，其商品名为Estaloc。该产品保持了第一代TPU Estaloc的特性，并采用中空玻璃球作填料，使光泽度提高15%以上，可用于制造汽车边板和减震垫等。汽车用的液压橡胶件中有不少是使用TPU材料。

    随着现代汽车工业向轻量化、节能化、舒适化和安全化方向发展，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年汽车可回收率要求达到95%以上、可利用率达到85%”。TPU作为一种可回收的热塑性弹性体，在我国汽车工业上的年消费量3万t左右，当前汽车工业的快速发展无疑给新型TPU弹性体材料提供巨大市场机遇。

    目前国内外正在开发针对汽车应用的TPU-PP玻纤增强橡塑复合材料和TPU基TPV动态硫化热塑性弹性体。

    此类TPU复合材料具有质轻、性价比优良、可回收等优点，可望广泛用做汽车内外饰件和结构件等。一旦开发成功，TPU在汽车上的应用量有望大幅增加。

    （2）RIM和RRIM技术在汽车上的应用  RIM（反应注射成型）和RRIM（增强RIM）技术在欧美汽车工业上已得到广泛应用，主要用于方向盘、保险杠、车身壁板、发动机罩，行李箱盖、散执器格栅、档泥板、扰流板等，RRIM制品的质量只有钢的一半，是实现汽车轻量化的一个重要途径。但目前国内汽车工业RIM和RRIM技术与欧美相比，在用量和质量上尚存在一定差距，有待进一步加强开发。

    4、浇注型混凝土PU复合材料唐山和汶川大地震造成人员伤亡的主要原因是建筑物垮塌，如何防止和减少建筑物在地震中的倒塌已成为建筑和材料界共同关注的一个重大课题。由PU弹性体和混凝土构成的复合弹性体材料技术是一种具有推广价值的防震技术，此种材料是由混凝土制造时加入一定比例的浇注型PU弹性体而制成，既有混凝土刚性又有PU弹性体的韧性，是一种综合性能优越的复合型混凝土。这种混凝土用于浇注建筑物框架结构，可以使之不仅具有足够的刚性，也有足够的韧性。此种材料一旦技术上得到突破，必将对地震灾后建造大量防震建筑物有很大的实用价值，并可在国内大量高层和超高层建筑防震中得到推广应用。

    5、聚脲弹性体应用领域我国聚脲产业从2000年进入商业应用以来产品产量飞速增长，2001年产量仅有200t，到2007年已增长到6000t。在国家内需政策的拉动下，2010年聚脲的需求量预计在2万t以上。

    过去10年里，聚脲在防渗、防水、防腐和耐磨等领域已得到广泛应用。聚脲弹性体涂层已成功用于国家大剧院、北京丰台体育中心等奥运场馆以及上海洋山深水港钢柱防腐等工程，并在京津高速公铁路上得到成功应用。

    由于高铁采用无碴轨道，要求防水层不仅具有防渗、抗裂等基本性能，还要能经受高速、重载、交变冲击等火车高速行驶带来的冲击。喷涂聚脲弹性体涂层因无接缝、粘结力强，真正做到了整体防水，同时还具有优异的耐磨性、抗冲击、抗开裂、耐紫外光和耐高低温性能，可满足高铁的特殊要求。京津高铁工程中聚脲材料防护工程达95万m2，聚脲的用量超过2000 t。正在建造的京沪高铁路全长1318km，需要聚脲弹性体涂层2万t以上，脂肪族聚氨酯面层涂料868t，PU防水涂料6707t，工程总额20亿元。

    除高铁外，高速铁路配套海底隧道、过江隧道、山体隧道以及城市地铁隧道等均需要大量聚脲涂层。预测“十二五”期间我国聚脲弹性体市场需求量10万t左右。由此将给我国聚脲产业提供难得的发展机遇。