聚氨酯防水涂料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
聚氨酯防水涂料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)沈春林（中國硅酸鹽學(xué)會(huì)防水材料專業(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(nèi)聚氨酯防水涂料的發(fā)展現(xiàn)狀，并展望了聚氨酯防水涂料未來的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：聚氨酯防水涂料;發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)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(qiáng)度高、彈性好、黏結(jié)力強(qiáng)、耐高低溫、耐腐蝕、施工簡便、易于修補(bǔ)等優(yōu)點(diǎn)。自從聚氨酯防水涂料誕生以來，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(jié)構(gòu)形成滿粘的整體防水效果，能滿足各種建筑防水工程的要求，適合任何構(gòu)造復(fù)雜的基層施工，特別適合于異形結(jié)構(gòu)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(jì)工作會(huì)議在北京舉行，會(huì)議重新定義了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，把5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)”（簡稱新基建）?；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)揮著重要的防水防護(hù)作用，國家新基建的需求為防水材料打開了更廣闊的發(fā)展空間。1.聚氨酯防水涂料的發(fā)展現(xiàn)狀從20世紀(jì)80年代開始，隨著我國科學(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年開始率先對(duì)聚醚型聚氨酯防水涂料進(jìn)行理論研究，結(jié)合了浴室、衛(wèi)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(jì)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(shè)部對(duì)全國的防水材料市場(chǎng)進(jìn)行整頓和評(píng)析，確認(rèn)聚氨酯防水涂料成為人們信賴的防水材料，20世紀(jì)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(shè)部把聚氨酯防水涂料列入“八五”計(jì)劃重點(diǎn)實(shí)行的項(xiàng)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(hào)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年開始制定建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC 500-1992，并于1993年開始實(shí)施，這極大促進(jìn)了市場(chǎng)對(duì)聚氨酯防水涂料的開發(fā)與應(yīng)用；1998年建設(shè)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(jí)。市場(chǎng)上很快出現(xiàn)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、無溶劑噴涂聚氨酯防水涂料等。經(jīng)過十多年的推廣和發(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(biāo)準(zhǔn)JC 500已經(jīng)無法滿足市場(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(biāo)準(zhǔn)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，增加了單組份產(chǎn)品，增設(shè)了撕裂強(qiáng)度、潮濕基面粘結(jié)強(qiáng)度等試驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)試驗(yàn)方法與技術(shù)指標(biāo)也做了大的調(diào)整。隨著21世紀(jì)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，聚氨酯防水涂料除了民用市場(chǎng)的爆發(fā)式增長外，在國家重點(diǎn)工程建設(shè)領(lǐng)域也取得了飛躍式增長，尤其在我國高鐵、地鐵、公路、水利工程等重點(diǎn)領(lǐng)域，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)JC/T 975-2005《道橋用防水涂料》,2011年鐵道部制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 2965-2011《鐵路混凝土橋面防水層技術(shù)條件》,都對(duì)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(nèi)的健康發(fā)展。隨著聚氨酯防水涂料的應(yīng)用越來越廣泛，產(chǎn)品越來越多元化，2013年由中國建筑材料聯(lián)合會(huì)提出對(duì)GB/T 19250《聚氨酯防水涂料》進(jìn)行再次修訂，標(biāo)準(zhǔn)將產(chǎn)品分為3種類型：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(biāo)拉伸強(qiáng)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(biāo)拉伸強(qiáng)度大于6 MPa；Ⅲ型通常用于橋梁、停車場(chǎng)、上人屋面等外露通行部位的防水，主要拉伸強(qiáng)度大于12MPa。此外標(biāo)準(zhǔn)中還增加了燃燒性能和有害物質(zhì)限量檢測(cè)項(xiàng)目，促進(jìn)了聚氨酯防水涂料在建筑領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)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(jiān)督局辦理許可證，防水涂料不需要）的企業(yè)有1 500多家，無證企業(yè)還有600多家，無證企業(yè)的銷售收入達(dá)到整個(gè)行業(yè)銷售收入的30%。但是隨著國家質(zhì)檢總局、工信部以及市場(chǎng)監(jiān)督加強(qiáng)，行業(yè)規(guī)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)的營業(yè)業(yè)績?yōu)?0.11億，同比增長32.18%，到2017年?duì)I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)績較上一年增長45.62%，2018年應(yīng)收達(dá)到142億元，同比增長38%，其中聚氨酯防水涂料產(chǎn)量近三年數(shù)據(jù)顯示，每年的增長率更是超過過了50%，這組數(shù)據(jù)足以說明建筑防水行業(yè)的市場(chǎng)馬太效應(yīng)正在上演。2017年隨著凱倫股份（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(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，宣布正式進(jìn)軍防水市場(chǎng)，未來幾年將會(huì)有越來越多的資金涌入防水行業(yè)，建筑防水行業(yè)迎來了一個(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越大，隨著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(wěn)步增長勢(shì)頭，年增長率保持在10%左右。就2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，全年防水涂料設(shè)計(jì)面積6.2億㎡,其中***大類防水涂料為聚合物水泥防水涂料，市場(chǎng)俗稱的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(wèi)、陽臺(tái)防水；第二大類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(jí)防水設(shè)計(jì)工程（見圖1）。目前國內(nèi)防水材料生產(chǎn)企業(yè)超過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(duì)較大，對(duì)生產(chǎn)設(shè)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(duì)于聚氨酯防水涂料，從其誕生以來就一直受到國家產(chǎn)業(yè)政策的支持和市場(chǎng)的青睞，從20世紀(jì)90年代的年產(chǎn)幾萬噸，增長到21世紀(jì)初的年產(chǎn)十幾萬噸，再到近幾年的年產(chǎn)幾十萬噸的市場(chǎng)規(guī)模（見圖2），展示了聚氨酯防水涂料在建筑領(lǐng)域的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，而且生產(chǎn)廠家和市場(chǎng)主要需求集中分布在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，特別是廣東、上海、江蘇、北京的常量已經(jīng)超過了市場(chǎng)總量的一半，說明越成熟的市場(chǎng)對(duì)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(jié)構(gòu)圖圖2 規(guī)模企業(yè)歷年聚氨酯防水涂料產(chǎn)量近年來，由于我國城鎮(zhèn)化速度的加快、國家大基建的持續(xù)投資以及房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，建筑防水材料的應(yīng)用越來越廣泛，據(jù)中國建筑防水協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國的防水材料市場(chǎng)年需求超過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率都保持在10%左右，表現(xiàn)出了良好的發(fā)展勢(shì)頭。2.1.政策法規(guī)聚氨酯防水涂料屬于溶劑型產(chǎn)品，主要政策風(fēng)險(xiǎn)來自于產(chǎn)品VOCs的排放。從國家法律法規(guī)和宏觀政策層面來看，我國對(duì)VOCs治理控制的重視始于“十一五”末，并在“十二五”期間開始完善法律、法規(guī)及技術(shù)政策。2017年國務(wù)院印發(fā)《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》，將VOCs納入減排目標(biāo)，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(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)GB/T19250-2013對(duì)有害物質(zhì)限量提出了明確的要求，其中A類要求VOC小于或等于50g/L、B類要求VOC小于或等于50g/L。按照“十二五”的規(guī)劃，一些地方法規(guī)也相繼出臺(tái)，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(biāo)準(zhǔn)，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《建筑類涂料與膠黏劑揮發(fā)性有機(jī)化合物含量限值標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)聚氨酯防水涂料的VOC提出了小于或等于100g/L的要求。從國家宏觀產(chǎn)業(yè)政策來看，2015年國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要繼續(xù)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(xiàn)狀目前國內(nèi)聚氨酯防水涂料主要由預(yù)聚體、增塑劑、無機(jī)填料、顏料、交聯(lián)劑、稀釋劑和助劑組成。預(yù)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(nèi)品牌眾多，主流廠家有撫順石化、天津石化三廠、藍(lán)星東大、萬華化學(xué)、一諾威等，常用的異氰酸酯單體為液化MDI（主要包括萬華的MI-50、basf的MIPS或MI-50）和TDI(主要包括萬華化學(xué)和巴斯夫的T-80)；增塑劑為氯化石蠟與鄰苯二甲酸酯類；無機(jī)填料主要為微細(xì)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)能過剩問題，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，競爭激烈，出于成本因素考慮，大部分廠家仍然采取不環(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(qiáng)，具有強(qiáng)烈的刺激氣味，有毒，對(duì)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)有過敏現(xiàn)象；其次是稀釋劑，在很多小城市或內(nèi)陸省份仍然采取甲苯、二甲苯等有毒溶劑來降粘度；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(nèi)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(xiàn)狀目前國內(nèi)聚氨酯防水涂料采取間歇式生產(chǎn)方式，就生產(chǎn)設(shè)備而言，主流生產(chǎn)企業(yè)采取多級(jí)平臺(tái)方式對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行拆分，一級(jí)平臺(tái)為配料和預(yù)分散釜、二級(jí)平臺(tái)為脫水釜，三級(jí)平臺(tái)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(jì)量和輸送可以實(shí)現(xiàn)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(yīng)活性比較高，儲(chǔ)存期短，而助劑每次添加量太少，不適宜做儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。采取PLC控制的好處是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，但同時(shí)設(shè)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)一般都采取槽罐車運(yùn)輸加儲(chǔ)罐貯存原料方式，能節(jié)約很大一部分材料費(fèi)用。隨著市場(chǎng)聚氨酯防水涂料產(chǎn)品差異化的發(fā)展，對(duì)制造工藝和生產(chǎn)設(shè)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(tǒng)的制造設(shè)備無法保障產(chǎn)品均勻分散和正常出料，需要借鑒密封膠制造工藝來進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)線，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(yīng)用現(xiàn)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”的說法。聚氨酯防水涂料傳統(tǒng)施工工法為刮涂工藝，該工法對(duì)工人技能要求較高，施工效率也相當(dāng)?shù)汀Ｔ缭?012年，東方雨虹公司與美國GRACO公司聯(lián)合研究機(jī)械噴涂施工，經(jīng)過多年來的開發(fā)應(yīng)用，開發(fā)的Z45設(shè)備可噴涂所有的防水涂料，兼容性強(qiáng)，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(qiáng)度,其比刮涂形成的涂膜更致密，附著力好。此外凱倫、科順等企業(yè)也陸續(xù)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(jī)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(yīng)用，尤其是在異形面上施工更能展示出機(jī)械噴涂的優(yōu)勢(shì)。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(qiáng)者愈強(qiáng)的進(jìn)程，隨著市場(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)帶來了科學(xué)的管理以及周到的售后服務(wù)，為國內(nèi)的生產(chǎn)經(jīng)營提供了學(xué)習(xí)和借鑒的機(jī)會(huì)。對(duì)許多企業(yè)而言，對(duì)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(yǎng)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)成為未來競爭的主要方式。隨著人工工資的增長，開發(fā)能夠快干、可一次達(dá)到施工厚度的聚氨酯防水涂料，必將因?yàn)楣?jié)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，隨著維修市場(chǎng)的興起，可外露聚氨酯防水涂料會(huì)成為未來零售渠道的新寵兒；（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)著手，改變聚氨酯防水涂料的生產(chǎn)和應(yīng)用方式，開發(fā)水性化、粉末話、紫外光固化的低VOC涂料，切實(shí)保護(hù)好工人和客戶的健康，保護(hù)好我們的環(huán)境。3.2聚氨酯防水涂料市場(chǎng)前景 隨著國家傳統(tǒng)基建和新基建的投資增長，防水材料也迎來了新機(jī)遇。其中2019-2025年地鐵投資增速將達(dá)20%以上，據(jù)防水材料公司經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，地鐵建設(shè)主要為地下工程，其防水材料單耗較高，地鐵站臺(tái)（每座）及地鐵隧道（每公里）使用防水材料貨值分別約150/100萬元。海綿城市的常見設(shè)計(jì)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(shè)防水保護(hù)層。住建部規(guī)定至2030年，80%以上城市建成區(qū)面積須達(dá)到海綿城市目標(biāo)要求，孕育著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3萬平米。至2020年，管廊試點(diǎn)城市已規(guī)劃建設(shè)里程超2000公里，防水材料需求規(guī)?？捎^。未來幾年，受地下綜合管廊、軌道交通建設(shè)、保障性住房建設(shè)、既有建筑升級(jí)改造等項(xiàng)目的拉動(dòng)，防水行業(yè)在中短期內(nèi)仍然出于中高速增長階段，防水材料的需求必將會(huì)保持一定的增長速度。此外，隨著家裝市場(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)品的防水涂料在銷售市場(chǎng)增長快速，也勢(shì)必帶動(dòng)聚氨酯防水涂料的增長。
