聚氨酯防水涂料的發(fā)展現狀及趨勢
聚氨酯防水涂料的發(fā)展現狀及趨勢沈春林（中國硅酸鹽學(xué)會(huì )防水材料專(zhuān)業(yè)委員會(huì )）摘要：聚氨酯防水涂料是具有高回彈性、高柔韌性、耐酸、耐堿的高分子功能材料，也是我國重點(diǎn)發(fā)展的防水涂料之一。本文綜述了國內聚氨酯防水涂料的發(fā)展現狀，并展望了聚氨酯防水涂料未來(lái)的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：聚氨酯防水涂料;發(fā)展現狀；發(fā)展趨勢聚氨酯防水涂料作為一款多功能高分子材料，具有防水層輕、強度高、彈性好、黏結力強、耐高低溫、耐腐蝕、施工簡(jiǎn)便、易于修補等優(yōu)點(diǎn)。自從聚氨酯防水涂料誕生以來(lái)，就一直受到市場(chǎng)的青睞與追捧。由于聚氨酯防水涂料的多功能性和整體成膜性，它克服了防水卷材需要搭接的不足，具有與建筑結構形成滿(mǎn)粘的整體防水效果，能滿(mǎn)足各種建筑防水工程的要求，適合任何構造復雜的基層施工，特別適合于異形結構和管道較多的屋面、地下室及廁浴間的防水、防滲，保證整個(gè)工程的防水防滲質(zhì)量。2018年12月，中央經(jīng)濟工作會(huì )議在北京舉行，會(huì )議重新定義了基礎設施建設，把5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車(chē)充電樁、大數據中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)七大領(lǐng)域定義為“新型基礎設施建設”（簡(jiǎn)稱(chēng)新基建）?；诰郯滨シ浪苛系膬?yōu)異性能，其在民用建筑、市政工程和國家大基建中一直發(fā)揮著(zhù)重要的防水防護作用，國家新基建的需求為防水材料打開(kāi)了更廣闊的發(fā)展空間。1.聚氨酯防水涂料的發(fā)展現狀從20世紀80年代開(kāi)始，隨著(zhù)我國科學(xué)技術(shù)提高和化學(xué)建材工業(yè)的進(jìn)步，聚氨酯防水涂料也獲得了迅速的推廣，北京市建筑工程研究所和山西化工研究所從 1974年開(kāi)始率先對聚醚型聚氨酯防水涂料進(jìn)行理論研究，結合了浴室、衛生間地面防水的要求進(jìn)行了實(shí)踐研究，列入了國家“七五”科技攻關(guān)計劃；1985年上海隧道公司研發(fā)成功了851型焦油聚氨酯防水涂料，并且大量推廣使用于防水工程，這是我國***款商品化的聚氨酯防水涂料；1989年建設部對全國的防水材料市場(chǎng)進(jìn)行整頓和評析，確認聚氨酯防水涂料成為人們信賴(lài)的防水材料，20世紀90年代之后，聚氨酯防水涂料發(fā)生了突飛猛進(jìn)的發(fā)展；1990年中國建設部把聚氨酯防水涂料列入“八五”計劃重點(diǎn)實(shí)行的項目之一；1991年上海濕克威的李坤全和蘇州建材研究所的沈春林教授相繼研制出了一款代號為911的新型聚氨酯防水涂料，該材料的***大創(chuàng )新點(diǎn)在于加水作為交聯(lián)固化劑，且不再添加煤焦油這種有毒物質(zhì)。1992年開(kāi)始制定建材行業(yè)標準JC 500-1992，并于1993年開(kāi)始實(shí)施，這極大促進(jìn)了市場(chǎng)對聚氨酯防水涂料的開(kāi)發(fā)與應用；1998年建設部將焦油型聚氨酯防水涂料列為全國住宅禁止使用的防水材料，因而促使科研院所和生產(chǎn)單位進(jìn)行技術(shù)升級。市場(chǎng)上很快出現了各種煤焦油聚氨酯的替代產(chǎn)品，包括瀝青改性聚氨酯防水涂料、單組份聚氨酯防水涂料、彩色聚氨酯防水涂料、無(wú)溶劑噴涂聚氨酯防水涂料等。經(jīng)過(guò)十多年的推廣和發(fā)展，我國聚氨酯防水涂料逐成了品種齊全、性能優(yōu)異的欣榮局面,此時(shí)行業(yè)標準JC 500已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)發(fā)展的需求，2003年由中國建筑材料聯(lián)合會(huì )提出制定了中華人民共和國國家標準GB/T 19250《聚氨酯防水涂料》,按產(chǎn)品拉伸性能，將聚氨酯防水涂料分為I、II類(lèi)，增加了單組份產(chǎn)品，增設了撕裂強度、潮濕基面粘結強度等試驗項目，對試驗方法與技術(shù)指標也做了大的調整。隨著(zhù)21世紀國家經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，聚氨酯防水涂料除了民用市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(cháng)外，在國家重點(diǎn)工程建設領(lǐng)域也取得了飛躍式增長(cháng)，尤其在我國高鐵、地鐵、公路、水利工程等重點(diǎn)領(lǐng)域，對高性能的聚氨酯防水涂料提出了更高的要求。其中2005年由中國建筑材料聯(lián)合學(xué)會(huì )提出制定了行業(yè)標準JC/T 975-2005《道橋用防水涂料》,2011年鐵道部制定的行業(yè)標準TB/T 2965-2011《鐵路混凝土橋面防水層技術(shù)條件》,都對聚氨酯防水涂料提出了98%的固含量要求，極大地促進(jìn)了聚氨酯防水涂料在國內的健康發(fā)展。隨著(zhù)聚氨酯防水涂料的應用越來(lái)越廣泛，產(chǎn)品越來(lái)越多元化，2013年由中國建筑材料聯(lián)合會(huì )提出對GB/T 19250《聚氨酯防水涂料》進(jìn)行再次修訂，標準將產(chǎn)品分為3種類(lèi)型：Ⅰ型通常用于工業(yè)與民用建筑工程的普通防水，有單雙組分兩種產(chǎn)品，主要指標拉伸強度大于2 MPa；Ⅱ型通常用于橋梁等非直接通行部位橋面的防水，主要指標拉伸強度大于6 MPa；Ⅲ型通常用于橋梁、停車(chē)場(chǎng)、上人屋面等外露通行部位的防水，主要拉伸強度大于12MPa。此外標準中還增加了燃燒性能和有害物質(zhì)限量檢測項目，促進(jìn)了聚氨酯防水涂料在建筑領(lǐng)域的更廣泛應用。建筑防水行業(yè)一直屬于“大行業(yè)，小企業(yè)”的格局。行業(yè)集中度低，擁有生產(chǎn)許可證（防水卷材需要質(zhì)量技術(shù)監督局辦理許可證，防水涂料不需要）的企業(yè)有1 500多家，無(wú)證企業(yè)還有600多家，無(wú)證企業(yè)的銷(xiāo)售收入達到整個(gè)行業(yè)銷(xiāo)售收入的30%。但是隨著(zhù)國家質(zhì)檢總局、工信部以及市場(chǎng)監督加強，行業(yè)規模以上企業(yè)收入占比逐漸提高，骨干防水企業(yè)的競爭力不斷提升，落后產(chǎn)品和產(chǎn)能被淘汰。2016年，行業(yè)***上市公司東方雨虹(002271.SZ)的營(yíng)業(yè)業(yè)績(jì)?yōu)?0.11億，同比增長(cháng)32.18%，到2017年營(yíng)業(yè)收入突破100億元大關(guān)，在整個(gè)建材板塊排第3名，業(yè)績(jì)較上一年增長(cháng)45.62%，2018年應收達到142億元，同比增長(cháng)38%，其中聚氨酯防水涂料產(chǎn)量近三年數據顯示，每年的增長(cháng)率更是超過(guò)過(guò)了50%，這組數據足以說(shuō)明建筑防水行業(yè)的市場(chǎng)馬太效應正在上演。2017年隨著(zhù)凱倫股份（300715.SZ)、飛鹿股份(300665.SZ)、科順股份(300737.SZ)在創(chuàng )業(yè)板上市，同時(shí)三棵樹(shù)(60373.SH)、偉星股份(002003.SZ)也先后宣布建立防水涂料和卷材生產(chǎn)線(xiàn)，宣布正式進(jìn)軍防水市場(chǎng)，未來(lái)幾年將會(huì )有越來(lái)越多的資金涌入防水行業(yè)，建筑防水行業(yè)迎來(lái)了一個(gè)全新的競爭格局。由于聚氨酯防水涂料的優(yōu)異性能，其在防水涂料中占的比重越來(lái)越大，隨著(zhù)聚氨酯防水涂料技術(shù)的不斷發(fā)展與提升，其用量也在不斷增加，近幾年建筑防水涂料每年都保持穩步增長(cháng)勢頭，年增長(cháng)率保持在10%左右。就2018年的統計數據來(lái)看，全年防水涂料設計面積6.2億㎡,其中***大類(lèi)防水涂料為聚合物水泥防水涂料，市場(chǎng)俗稱(chēng)的JS防水涂料，占整個(gè)防水涂料市場(chǎng)的56.5%，主要用于建筑廚衛、陽(yáng)臺防水；第二大類(lèi)防水涂料為聚氨酯防水涂料，占整個(gè)防水涂料市場(chǎng)的30.8%，主要用于一級防水設計工程（見(jiàn)圖1）。目前國內防水材料生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)5000家，其中防水涂料生產(chǎn)企業(yè)將近2000家，由于生產(chǎn)技術(shù)難度相對較大，對生產(chǎn)設備和產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員要求較高，市場(chǎng)上能生產(chǎn)聚氨酯防水涂料的企業(yè)只有不到200家。對于聚氨酯防水涂料，從其誕生以來(lái)就一直受到國家產(chǎn)業(yè)政策的支持和市場(chǎng)的青睞，從20世紀90年代的年產(chǎn)幾萬(wàn)噸，增長(cháng)到21世紀初的年產(chǎn)十幾萬(wàn)噸，再到近幾年的年產(chǎn)幾十萬(wàn)噸的市場(chǎng)規模（見(jiàn)圖2），展示了聚氨酯防水涂料在建筑領(lǐng)域的產(chǎn)品優(yōu)勢，而且生產(chǎn)廠(chǎng)家和市場(chǎng)主要需求集中分布在沿海經(jīng)濟發(fā)達省份，特別是廣東、上海、江蘇、北京的常量已經(jīng)超過(guò)了市場(chǎng)總量的一半，說(shuō)明越成熟的市場(chǎng)對高性能產(chǎn)品的需求就越旺盛。圖1.2018年防水涂料產(chǎn)品結構圖圖2 規模企業(yè)歷年聚氨酯防水涂料產(chǎn)量近年來(lái)，由于我國城鎮化速度的加快、國家大基建的持續投資以及房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，建筑防水材料的應用越來(lái)越廣泛，據中國建筑防水協(xié)會(huì )統計，我國的防水材料市場(chǎng)年需求超過(guò)20億m2，防水市場(chǎng)產(chǎn)值在2000億元。防水材料主要分為防水卷材和防水涂料兩大類(lèi)產(chǎn)品，其中防水卷材約占62.8%，防水涂料約占27.8%，近幾年聚氨酯防水涂料每年的增長(cháng)率都保持在10%左右，表現出了良好的發(fā)展勢頭。2.1.政策法規聚氨酯防水涂料屬于溶劑型產(chǎn)品，主要政策風(fēng)險來(lái)自于產(chǎn)品VOCs的排放。從國家法律法規和宏觀(guān)政策層面來(lái)看，我國對VOCs治理控制的重視始于“十一五”末，并在“十二五”期間開(kāi)始完善法律、法規及技術(shù)政策。2017年國務(wù)院印發(fā)《“十三五”節能減排綜合工作方案》，將VOCs納入減排目標，并提出到2020年VOCs排放總量比2015年下降10%。聚氨酯防水涂料目前執行的標準GB/T19250-2013對有害物質(zhì)限量提出了明確的要求，其中A類(lèi)要求VOC小于或等于50g/L、B類(lèi)要求VOC小于或等于50g/L。按照“十二五”的規劃，一些地方法規也相繼出臺，2014年12月15日深圳發(fā)布的SZJG48-2014《建筑裝飾裝修涂料和膠粘劑有害物質(zhì)限量》標準，要求聚氨酯防水涂料的VOC小于或等于150g/L；2017年公布的京津冀DB11/3005—2017《建筑類(lèi)涂料與膠黏劑揮發(fā)性有機化合物含量限值標準》，對聚氨酯防水涂料的VOC提出了小于或等于100g/L的要求。從國家宏觀(guān)產(chǎn)業(yè)政策來(lái)看，2015年國家“十三五”發(fā)展規劃綱要繼續將聚氨酯防水涂料列為重點(diǎn)推廣發(fā)展品種。2.2聚氨酯防水涂料原材料現狀目前國內聚氨酯防水涂料主要由預聚體、增塑劑、無(wú)機填料、顏料、交聯(lián)劑、稀釋劑和助劑組成。預聚體由聚環(huán)氧丙烷多元醇（即PPG）和二異氰酸酯單體縮聚而成，其中聚醚多元醇國內品牌眾多，主流廠(chǎng)家有撫順石化、天津石化三廠(chǎng)、藍星東大、萬(wàn)華化學(xué)、一諾威等，常用的異氰酸酯單體為液化MDI（主要包括萬(wàn)華的MI-50、basf的MIPS或MI-50）和TDI(主要包括萬(wàn)華化學(xué)和巴斯夫的T-80)；增塑劑為氯化石蠟與鄰苯二甲酸酯類(lèi)；無(wú)機填料主要為微細碳酸鈣、滑石粉、高嶺土的一種或組合；交聯(lián)劑主要為湘園化工的MOCA；稀釋劑主要采用芳烴溶劑，如S100或S150；助劑包括催化劑、分散劑、消泡劑、潛固化劑等。由于建筑市場(chǎng)一直存在產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，競爭激烈，出于成本因素考慮，大部分廠(chǎng)家仍然采取不環(huán)保材料生產(chǎn)。首先是主要的生產(chǎn)原料甲苯二異氰酸酯(TDI)，揮發(fā)性強，具有強烈的刺激氣味，有毒，對人體粘膜有刺激性，大劑量會(huì )引起粘膜充血，個(gè)別人會(huì )有過(guò)敏現象；其次是稀釋劑，在很多小城市或內陸省份仍然采取甲苯、二甲苯等有毒溶劑來(lái)降粘度；此外包括國家明令禁止的煤焦油還在偷偷地生產(chǎn)和銷(xiāo)售。如果使用這些有害原材料生產(chǎn)的聚氨酯涂料用在室內和地下空間，容易產(chǎn)生安全隱患和人身傷害事故。2.3聚氨酯防水涂料生產(chǎn)現狀目前國內聚氨酯防水涂料采取間歇式生產(chǎn)方式，就生產(chǎn)設備而言，主流生產(chǎn)企業(yè)采取多級平臺方式對生產(chǎn)工藝進(jìn)行拆分，一級平臺為配料和預分散釜、二級平臺為脫水釜，三級平臺為聚合釜，這樣能提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)能耗；主要大宗原材料聚醚多元醇、增塑劑、稀釋劑和粉料的計量和輸送可以實(shí)現PLC控制，而助劑和異氰酸酯單體采取真空輸送或人工料方式，這主要是異氰酸酯單體反應活性比較高，儲存期短，而助劑每次添加量太少，不適宜做儲罐儲存。采取PLC控制的好處是產(chǎn)品質(zhì)量穩定，生產(chǎn)效率高，但同時(shí)設備投入比較大，不太適合產(chǎn)能較小的中小企業(yè)。產(chǎn)量大的企業(yè)一般都采取槽罐車(chē)運輸加儲罐貯存原料方式，能節約很大一部分材料費用。隨著(zhù)市場(chǎng)聚氨酯防水涂料產(chǎn)品差異化的發(fā)展，對制造工藝和生產(chǎn)設備也提出了新的要求。江蘇凱倫建材雖然起步比較晚，但其憑借一款白色抗硫掛聚氨酯防水涂料迅速在市場(chǎng)打開(kāi)影響力，成為防水行業(yè)的一匹黑馬，抗硫掛聚氨酯防水涂料具有一定的觸變性，傳統的制造設備無(wú)法保障產(chǎn)品均勻分散和正常出料，需要借鑒密封膠制造工藝來(lái)進(jìn)行設計生產(chǎn)線(xiàn)，這也是凱倫產(chǎn)品的核心競爭力所在。2.4聚氨酯防水涂料的施工應用現狀防水工程質(zhì)量好壞，施工是關(guān)鍵，市場(chǎng)一直有“三分材料七分施工”的說(shuō)法。聚氨酯防水涂料傳統施工工法為刮涂工藝，該工法對工人技能要求較高，施工效率也相當低。早在2012年，東方雨虹公司與美國GRACO公司聯(lián)合研究機械噴涂施工，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的開(kāi)發(fā)應用，開(kāi)發(fā)的Z45設備可噴涂所有的防水涂料，兼容性強，極大地提高防水涂料施工高質(zhì)量和效率、降低人工的勞動(dòng)強度,其比刮涂形成的涂膜更致密，附著(zhù)力好。此外凱倫、科順等企業(yè)也陸續推出了聚氨酯防水涂料的噴涂施工工法，推動(dòng)了防水涂料行業(yè)機械化施工的普及率。噴涂施工代替人工刮涂，在大型地鐵、礦山、隧道、橋梁等防水工程等領(lǐng)域的廣泛應用，尤其是在異形面上施工更能展示出機械噴涂的優(yōu)勢。3、展望3.1聚氨酯防水涂料產(chǎn)品發(fā)展方向在環(huán)保和安檢雙重壓力下，建筑防水行業(yè)正在加快重新洗牌和強者愈強的進(jìn)程，隨著(zhù)市場(chǎng)先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和合資企業(yè)的建立，外資企業(yè)帶來(lái)了科學(xué)的管理以及周到的售后服務(wù)，為國內的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供了學(xué)習和借鑒的機會(huì )。對許多企業(yè)而言，對國外先進(jìn)技術(shù)不能僅停留在引進(jìn)上，還要進(jìn)行消化、吸收、創(chuàng )新，培養企業(yè)自身的核心競爭力，今后聚氨酯防水涂料的發(fā)展動(dòng)向包括以下幾方面:（1）技術(shù)創(chuàng )新會(huì )成為未來(lái)競爭的主要方式。隨著(zhù)人工工資的增長(cháng)，開(kāi)發(fā)能夠快干、可一次達到施工厚度的聚氨酯防水涂料，必將因為節省施工進(jìn)度而收到市場(chǎng)的青睞；（2）目前市場(chǎng)上大部分聚氨酯防水涂料都是芳香族產(chǎn)品，不能直接暴露在大氣環(huán)境中，隨著(zhù)維修市場(chǎng)的興起，可外露聚氨酯防水涂料會(huì )成為未來(lái)零售渠道的新寵兒；（3）綠色環(huán)保是建筑材料永恒的主題，從原材料篩選和工藝改進(jìn)著(zhù)手，改變聚氨酯防水涂料的生產(chǎn)和應用方式，開(kāi)發(fā)水性化、粉末話(huà)、紫外光固化的低VOC涂料，切實(shí)保護好工人和客戶(hù)的健康，保護好我們的環(huán)境。3.2聚氨酯防水涂料市場(chǎng)前景 隨著(zhù)國家傳統基建和新基建的投資增長(cháng)，防水材料也迎來(lái)了新機遇。其中2019-2025年地鐵投資增速將達20%以上，據防水材料公司經(jīng)驗數據，地鐵建設主要為地下工程，其防水材料單耗較高，地鐵站臺（每座）及地鐵隧道（每公里）使用防水材料貨值分別約150/100萬(wàn)元。海綿城市的常見(jiàn)設計方案之一為綠色屋面改造，其樓頂植被和混凝土樓面間需鋪設防水保護層。住建部規定至2030年，80%以上城市建成區面積須達到海綿城市目標要求，孕育著(zhù)巨大的防水需求空間。地下管廊使用壽命及安全性能受防水質(zhì)量影響較大，每公里防水材料單耗約3萬(wàn)平米。至2020年，管廊試點(diǎn)城市已規劃建設里程超2000公里，防水材料需求規?？捎^(guān)。未來(lái)幾年，受地下綜合管廊、軌道交通建設、保障性住房建設、既有建筑升級改造等項目的拉動(dòng)，防水行業(yè)在中短期內仍然出于中高速增長(cháng)階段，防水材料的需求必將會(huì )保持一定的增長(cháng)速度。此外，隨著(zhù)家裝市場(chǎng)的建立和完善，以及維修市場(chǎng)的興起，做為零售渠道主力產(chǎn)品的防水涂料在銷(xiāo)售市場(chǎng)增長(cháng)快速，也勢必帶動(dòng)聚氨酯防水涂料的增長(cháng)。
