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水性聚氨酯創新與應用已進入多個領域

2019-05-15

  雖然使用率尚不足10%,水性涂料作為VOCs源頭減排的重要手段,被要求在許多VOCs重點控制行業推廣使用。

  藍天保衛戰道阻且長,夏季來臨,重點區域臭氧濃度呈現上升趨勢,夏秋季已成為部分城市的首要污染物。而形成臭氧(O3)和細顆粒物(PM2.5)污染的重要前體物就是VOCs。近年來,全國二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、煙粉塵控制取得明顯進展,但VOCs排放量仍呈增長趨勢,對大氣環境影響日益突出。

  國家要求到2020年,建立健全以改善環境空氣質量為核心的VOCs污染防治管理體系?!吨泄仓醒雵鴦赵宏P于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》提出,到2020年,揮發性有機物排放總量比2015年下降10%以上。下降10%的硬任務怎么完成?石化、有機化工、表面涂裝、包裝印刷等重點行業怎么管住VOCs?

  《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》中強調加強源頭控制。大力推廣使用水性、大豆基(生物基)、能量固化(紫外固化)等低(無)VOCs含量的油墨和低(無)VOCs含量的膠粘劑、清洗劑、潤版液、洗車水、涂布液,到2019年底前,低(無)VOCs含量綠色原輔材料替代比例不低于60%。對塑料軟包裝、紙制品包裝等,推廣使用柔印等低(無)VOCs排放的印刷工藝。在塑料軟包裝領域,推廣應用無溶劑、水性膠等環境友好型復合技術,到2019年底前,替代比例不低于60%。

  《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》(以下簡稱方案)要求,應從源頭加強控制,使用低(無)VOCs含量的原輔材料,加強廢氣收集,安裝高效治理設施。

  近日在上海召開的第四屆水性聚氨酯科研技術交流大會上,生態環境部環境工程評估中心VOCs項目負責人沙莎表示,氮氧化物和二氧化硫減排是煙囪式管理,因是單一排放,好管。但VOCs分散、易揮發、無組織排放多,減排策略不能用傳統的煙囪式管理模式了,對VOCs的核心管控思想是提倡管理控制、源頭控制,其次過程控制,末端治理是效率最低的方式。

  方案中希望的低(無)VOCs含量的原輔材料,目前更多指向水性漆。她指出,源頭控制方面,目前能被積極推廣的,就是水性漆。油性漆的VOCs的含量在50%~70%,水性漆VOCs含量低,能從原料端將VOCs降下來,原料改變的有效性較高。除了推廣水性漆外,目前也沒有更好的抓手。

  交流大會上,記者了解到,VOCs管控以重點地區、重點行業為主,涉及石化、有機化工、表面涂裝、包裝印刷等重點行業,此外,涂料、油墨行業中散亂污企業眾多,滿足環保合規性已是企業生死存亡的大事,必須找到低(無)VOCs含量的水性化產品做原料替代。

  水性聚氨酯可為下游行業提供低(無)VOCs含量的水性化產品。中國聚氨酯工業協會副秘書長韓寶樂告訴記者,水性聚氨酯以水為溶劑,具有無污染、安全可靠、機械性能優良、相容性好、易于改性等優點,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、纖維表面處理劑等領域,是安全環保綠色高性能高分子材料,每生產1噸水性聚氨酯分散體替代溶劑型聚氨酯可以減少0.7噸有機溶劑揮發進入大氣,其發展受到世界各國政府的重視。

  但水性的改變并不順暢。上海華峰材料科技研究院院長助理崔燕軍博士告訴記者,油性材料用了30多年,水性材料只發展了十幾年,各方面配套還不太成熟。以合成革企業來說,“油改水”成本會高出3%,這對于本就利潤微薄的行業來說,并不是個輕松的選擇。此外,改用水性之后,還面臨生產工藝調整、生產效率降低等問題。

  作為合成革全球產能的最大原料國,中國承擔了巨大的環境成本。但水性聚氨酯材料用于合成革,目前占比尚不到2%。

  對于合成革企業來說,如何從源頭降低VOCs已成生死大考。由國際品牌PRADA、耐克、李寧等簽約品牌、價值鏈關聯方和相關協會組成的團體——有害化學物質零排放組織(ZDHC),對合成革生產已提出明確的減排、替代時間表,其中對水性漆使用提出明確要求。

  雖然這并不是強制性要求,但國際品牌加強綠色供應鏈管理,對提供原料的中國合成革企業、聚氨酯企業同樣產生深遠的影響。

  記者了解到,在合成革行業協會的倡議下,國內合成革產業鏈組織先鋒試點單位,針對ZDHC的需求做出相應的技術解決方案探索。每幾個月組織一次技術研討會,ZDHC和先鋒試點單位都在積極互動。

  中國聚氨酯工業協會秘書長呂國會指出,我國已經成為聚氨酯最大的生產國和消費國,也有望成為最大的消費基地。但行業創新能力不足,大量技術處于跟跑,產業結構不盡合理,集中度比較低,同質化嚴重,低端產品過剩,高端產品不足。

  他指出,聚氨酯產品的應用應從需求消費轉向品質消費,這點在水性聚氨酯領域得到應驗。2015年以后,水性聚氨酯創新與應用已進入多個領域,目前已進入高速發展時期。中國聚氨酯工業協會水性材料專業委員會主任兼奧斯佳材料科技有限公司董事長張浩明表示,希望社會關注聚氨酯材料水性化,引導水性聚氨酯成為安全、環保和有競爭力的行業。

  浙江大學化學工程與生物工程學院范宏教授指出,水性涂料在歐美等國家市場占有率在60%之上,而在國內還不到20%。國際上水性涂料產品的性能已大幅提高,有些已接近和超過溶劑型產品。2016年全球水性聚氨酯市場超過420億美元,但國內技術發展水平還有待進一步提高。

  VOCs已成為相關行業的硬骨頭,是主動應對還是消極應付,是借助環保要求加強技術進步,還是依然走老路,試圖蒙混過關?

  事實上,雖然環保高壓是常態,仍有企業心存僥幸,記者了解到,下游企業主動改變的意愿仍不是很強。

  但總會有企業從短期的陣痛、成本中看到強者恒強的曙光,環保高壓是產業結構調整的有效手段,促進行業優勝劣汰。隨著國內環保要求不斷趨嚴,污染重、能耗高的企業將不斷退出,行業集中度不斷提升,帶動行業脫離惡性競爭并轉入良性發展。

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