随着石油价格的不断冲高，生产聚酯、聚醚多元醇原料的价格也飞速上涨。天然油脂作为可再生资源，以其为原料生产聚氨酯中间体，成本优势开始显现。为此，国家发改委将年产5万吨松脂和油脂基聚酯多元醇连续化生产装置开发，列入2007年度国家重大产业化技术开发项目，目前已进入安装阶段。
中国林业科学研究院林产化学工业研究所副所长周永红指出，该项目建成后，聚氨酯（PU）中间体生产有望以木本油脂、废弃油脂和松脂等大规模替代有毒有害的石油化工原料，带动聚氨酯产业技术升级，提高清洁生产工艺水平。
天然油脂资源丰富
目前PU生产所使用的原料、中间体绝大多数来自石油、煤、天然气等矿产资源，且多为苯酐、苯二甲酸、环氧丙烷等有毒有害化学品。据周永红介绍，目前松香价格每吨约7000多元，油脂每吨6000多元，废弃油脂价格约为4000元/吨，而环氧丙烷价格每吨则高达15000元，苯酐每吨也在10000元以上。与石化原料生产的聚酯、聚醚多元醇相比，以天然油脂为原料生产的聚酯多元醇在成本、性能和环保上都有明显优势。变革生产原料路线成了聚氨酯行业可持续发展的重大课题。
我国具有丰富的天然油脂资源，其中，松脂的年可采量200万吨以上，目前松脂产量约80万吨/年，居世界第一位。松脂经加工得到的松香和松节油，是重要的化工原料。
同时，我国还具有发展其他木本油脂的优越条件。预计到2015年，我国木本油脂产量将超过1000万吨。另外，我国每年产生的油脚料回收油脂和城市垃圾油等废弃油脂约500万吨左右。因此，利用价格便宜的松香、木本油脂和废弃油脂等天然油脂，替代或部分替代价格昂贵的苯酐、苯二甲酸和环氧丙烷等石油化工原料生产聚氨酯材料，将具有良好的生态性能和较强的市场竞争力。
技术瓶颈已被攻克
虽然从资源上看天然油脂生产聚氨酯材料非常可行，但实际实施起来在技术上依然存在难题。
据介绍，油脂基多元醇生产主要利用植物油分子链中的双键进行环氧化，然后再羟基化而制成。由于无双键植物油分子和环氧化物分离困难，一起用作羟基化反应的原料对产品性能有很大影响，因此无法替代更多质量份数的石油类聚酯和聚醚多元醇。而且目前油脂聚醚多元醇合成过程中仍然采用液体酸碱催化剂及双氧水等环氧化试剂，生产过程污染严重。
全国惟一专门从事林业生物质资源化学加工与利用的中国林业科学研究院林产化学工业研究所，从上世纪90年代就开始进行松香聚酯多元醇及硬质聚氨酯泡沫塑料的研究。他们通过对松香聚酯多元醇及泡沫塑料的生产工艺、产品性能和聚氨酯配伍性能进行优化改进，形成了独特的工艺技术，2004年在国内率先实现在生产生物柴油的同时联产二聚体，提高了生物柴油的经济性。
由于二聚体可代替苯酐、苯二甲酸等用作生产聚酯多元醇的主要原料，因此研究人员又对二聚体的酯交换法制备聚酯多元醇进行了系统研究，建起年产500吨油脂基聚酯多元醇中试生产线。据介绍，以天然油脂生产的聚氨酯产品性能指标已达到石化产品水平。
产业示范正在进行
在此基础上，林产化学工业研究所和江苏力强化工有限公司共同承担了国家发改委2007年度国家重大产业化技术开发项目——建立年产5万吨松脂和油脂基聚酯多元醇连续化生产示范线。科研人员通过技术创新，开发设计出具有特殊结构的管道反应器，使油脂产品二聚化、酯交换等反应原料能够迅速进行混合、分散，提高了反应物的反应速度，节约了能耗，示范装置实现了油脂基聚酯多元醇的连续化生产。他们自主研发的绿色催化剂，加快了油脂产品二聚化、酯交换和松香双烯加成、脱水酯化等的反应速率，提高了操作安全性，减少了由催化剂带来的环境污染。
在该项目的实施过程中，科研人员还攻克了聚酯组合料“存放稳定性差”这一致命缺点。研究人员通过调整松香聚酯分子的非极性和极性部分的比例，使松香聚酯多元醇与聚氨酯其他组分间具有良好的混溶性，所配制的组合料可长时间稳定存放。
据周永红介绍，该项目的最终目标是：建立油脂聚酯多元醇连续化高效生产装置，使产品性能达到石化路线水平，且成本低于石化路线，并形成自主知识产权。按照项目计划要求，年产5万吨松脂和油脂基聚酯多元醇装置将于年内投产。
作者：
2008-4-29