من المتوقع أن يؤدي الطلب المتزايد على توسع سلسلة البولي يوريثان عالي الأداء إلى نمو متوقع

البولي يوريثان مادة كيميائية جديدة هامة. وبفضل أدائها الممتاز واستخداماتها المتنوعة، تُعرف باسم "خامس أكبر أنواع البلاستيك". من الأثاث والملابس إلى النقل والبناء والرياضة والفضاء والدفاع الوطني، تُعدّ مواد البولي يوريثان واسعة الانتشار مثالاً مبتكراً للمواد الكيميائية الجديدة، ودعامة أساسية لبناء بلادي دولة قوية.

بعد أكثر من عشرين عامًا من التطور السريع لصناعة المواد الخام للبولي يوريثان، شهدت هذه الصناعة تحولًا ملحوظًا من التركيز على الكم إلى التركيز على الجودة. وقد احتلت تكنولوجيا إنتاج الإيزوسيانات وقدرتها الإنتاجية مكانة رائدة عالميًا، ودخلت مرحلة من التطور التكنولوجي المتسارع نحو تحقيق جودة عالية. واليوم، أصبحت الصين أكبر قاعدة إنتاج للمواد الخام ومنتجات البولي يوريثان في العالم، فضلًا عن كونها المنطقة الأكثر اكتمالًا في مجال تطبيقات البولي يوريثان.

تُعدّ عوامل التمدد البولي يوريثانية مادةً مضافةً أساسيةً في صناعة البولي يوريثان، حيث تتفاعل مع المجموعات الوظيفية في سلسلة البوليمر لتمديد السلسلة الجزيئية وزيادة وزنها الجزيئي. وهي مادة خام لا غنى عنها في إنتاج العديد من منتجات البولي يوريثان. في عملية تصنيع هذه المواد، تُسهم عوامل التمدد في تحقيق تفاعلين كيميائيين رئيسيين: التمدد والتشابك، مما يُنتج مواد بولي يوريثان عالية الأداء والجودة، مثل تعزيز المتانة والمرونة ومقاومة التمزق، بالإضافة إلى تحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية الشاملة، بما في ذلك مقاومة درجات الحرارة والزيوت والعوامل الجوية والتآكل.

أولاً: دور وتصنيف عامل تمديد سلسلة البولي يوريثان
يشير عامل التمدد البولي يوريثاني إلى مركبات الأمين والكحول ذات الوزن الجزيئي المنخفض والتي تحتوي على مجموعتين وظيفيتين، ويمكنها توليد بوليمر خطي من خلال تفاعل التمدد المتسلسل. وباستخدام عوامل تمدد متسلسل مختلفة، أو بتغيير صيغة التمدد المتسلسل، يمكن تحقيق تفاعلات كيميائية بمعدلات مختلفة، وإنتاج مواد بولي يوريثان ذات متطلبات أداء متنوعة.

تشمل أدوار عوامل تمديد سلسلة البولي يوريثان في تفاعلات تخليق البولي يوريثان بشكل رئيسي ما يلي:

(1) يحتوي عامل تمديد سلسلة البولي يوريثان على مجموعة مميزة (مجموعة أمينية ومجموعة هيدروكسيلية) قادرة على التفاعل كيميائياً مع الإيزوسيانات. يُسهم الوزن الجزيئي العالي والتفاعل النشط في تسريع تمدد أو تصلب نظام تفاعل البولي يوريثان، مما يُنتج سلسلة ذات وزن جزيئي أكبر، تتمتع بخصائص البوليمر.

(2) تختلف مُطيلات السلسلة في تفاعليتها. وباستخدام أنواع مختلفة من عوامل تمديد السلسلة وجرعاتها، يمكن ضبط لزوجة المفاعل والجزيئات والبنية المورفولوجية للتكيف مع إنتاج البولي يوريثان ومنتجات الأنظمة المختلفة ومتطلبات الجودة.

(3) يمكن أن تعطي عوامل التمدد المختلفة للبولي يوريثان خصائص مختلفة للبولي يوريثان، ويتم إدخال بعض الهياكل الجماعية المميزة في جزيئات تمدد السلسلة في السلسلة الرئيسية للبولي يوريثان، مما يؤثر على الأداء الميكانيكي والكيميائي الشامل للبولي يوريثان، مثل القوة ومقاومة التآكل، ومقاومة التعب، ومقاومة درجة الحرارة، ومقاومة العوامل الجوية، ومقاومة الزيوت، ومقاومة التآكل، وما إلى ذلك.

تُصنّف عوامل تمديد البولي يوريثان عمومًا إلى أمينات وكحولات. وبناءً على أنظمة المعالجة المستخدمة وبنية الأداء، يعتمد كل من ثنائي الأمين وثنائي الكحول بشكل أساسي على نظام المعالجة وبنية الأداء. تتميز عوامل تمديد السلسلة التقليدية من نوع ثنائي الأمين، مثل الإيثيلين جليكول و1،4-بيوتانول وثنائي هيدرومول أحادي الانكماش، بأداء محدود في منتجات البولي يوريثان، وتُعتبر عوامل تمديد سلسلة عادية. أما عوامل تمديد السلسلة ذات الأداء المتميز في مواد البولي يوريثان، فتنقسم أساسًا إلى فئتين: ثنائي الأمين العطري وثنائي الكحول العطري. ويُطلق عليها اسم عوامل تمديد السلسلة عالية الأداء، وتتميز بحلقة بنزين صلبة، وقوة عالية، ومقاومة للتآكل، ومقاومة متوسطة، وغيرها من الخصائص.

لا يُعد عامل التمدد ثنائي الأمين العطري مجرد إضافة أساسية لا غنى عنها لمواد البولي يوريثان المرنة الاصطناعية، بل هو أيضاً عامل التمدد الأكثر شيوعاً والأسوأ والأكبر حجماً في سلسلة البولي يوريثان عالية الأداء.

تُثبّت الأجسام المرنة المصنوعة من البولي يوريثان المصبوب تقليديًا بتقنية من خطوتين: الأولى هي التصلب الأولي، والثانية هي التثبيت باستخدام عوامل توسيع السلسلة. وبحسب نوع الإيزوسيانات، يمكن تقسيم التصلب الأولي إلى نوعين رئيسيين: TDI وMDI. يتميز التصلب الأولي TDI بنشاط تفاعل منخفض، ويُستخدم غالبًا مع عوامل توسيع السلسلة الأمينية عالية النشاط. أما التصلب الأولي MDI، فيتميز بنشاط تفاعل عالٍ، ويُستخدم معه عامل توسيع السلسلة الهيدروكسيلي ذو النشاط المنخفض. وبناءً على متطلبات الاستخدام وأداء المنتج، من المهم اختيار عامل توسيع السلسلة المناسب بعد تحديد نوع الإيزوسيانات.

ثانيًا، أنواع منتجات توسيع سلسلة البولي يوريثان عالية الأداء وخصائص التطبيق

2.1 عامل توسيع سلسلة ثنائي أمين الأرامر الرئيسي
نظراً لأدائه الممتاز وجودته العالية، فإن عامل التمدد العطري ثنائي الأمين هو عامل التمدد الأكثر شيوعاً والأكثر استخداماً على نطاق واسع في المواد المرنة المصنوعة من البولي يوريثان.

تشمل عوامل التمدد العطرية ثنائية الأمين الشائعة الاستخدام بشكل رئيسي 3،3′-ثنائي كلورو-4،4′-ثنائي (MOCA: النوع الأول، النوع الثاني، مقاومة درجات الحرارة العالية، إلخ)، 1،3-بروبيلين جليكول مزدوج (4-أمينو بنزوات) (740م)، 4،4′-قاعدة فرعية مزدوجة (3-كلورين-2،6-دايسين أنيلين) (M-CDEA)، بولي فاموريثيل إيثر ثنائيول زوج أمين بنزوات (P-1000، P-650، P-250، إلخ)، 3،5-ثنائي إيثيلين تورنيرامين (DETDA، المعروف أيضًا باسم E-100)، 3،5-ثنائي سلفينيلين (DMTDA، المعروف أيضًا باسم E-300) ومنتجات أخرى.
فيما يلي نظرة عامة على خصائص التطبيق وتطوير المنتجات الرئيسية:

يُعدّ عامل توسيع السلاسل MOCA أول عامل توسيع سلاسل عالي الأداء يُستخدم في الإنتاج الصناعي في بلدي. وهو صلب في درجة حرارة الغرفة، ويتميز بخصائص منتجات البولي يوريثان التي تجعله آمنًا وسهل الاستخدام، ما يُمكّنه من تلبية متطلبات مختلف المواصفات والأشكال. يتميز البولي يوريثان بمرونة عالية، وقوة ارتداد عالية، ومقاومة عالية للتآكل، ومقاومة للتآكل الكيميائي، وغيرها من الخصائص الشاملة. يُمكن استخدامه في تصنيع منتجات كبيرة الحجم، وهو عامل توسيع عطري ذو أداء شامل. منذ تطويره من قِبل شركة دوبونت في خمسينيات القرن الماضي، احتل MOCA مكانة مرموقة في مجال مرونة البولي يوريثان، وهو حاليًا أكبر عامل توسيع سلاسل بولي يوريثان، بل إنه لا غنى عنه في مجال صب مرونة البولي يوريثان. في الوقت الحالي، تشمل الشركات المصنعة المعروفة لمادة MOCA في الصين ما يلي: شركة سوتشو شيانغ يوان للمواد الجديدة المحدودة (التابعة لشركة جيانغسو شيانغ يوان الكيميائية)، وشركة هوايباي شينغ قوانغ لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة، وشركة شاندونغ تشونغشون لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة، وشركة هوا للتكنولوجيا الكيميائية المحدودة (المعروفة سابقًا باسم شركة بينهاي مينغ شنغ الكيميائية المحدودة)، وشركة تشيتشو تيانسي للمواد عالية التقنية المحدودة، بالإضافة إلى شركة تايوان شوانغ بانغ الصناعية المحدودة، وشركة تايوان سان هوانغ المحدودة، وشركة كاتشان كوهشان للصناعات المثالية المحدودة.

في السنوات الأخيرة، وتحت قيادة الشركات الصينية، شهدت تكنولوجيا إنتاج مادة MOCA تطورًا ملحوظًا. فعلى سبيل المثال، تغلبت شركة شيانغ يوان للمواد الجديدة على مشكلة صحة العاملين، والتلوث الخطير، وعدم استقرار الإنتاج المتقطع لمادة MOCA. وقد حسّنت الطريقة المستمرة عملية إنتاج MOCA، محفزةً بذلك عملية الهدرجة الهيدروجينية للمواد الصوتية عالية النقاء، مما حقق الأتمتة، والإنتاج المغلق بالكامل، والإنتاج الصديق للبيئة، والاستغناء عن المذيبات، والإنتاج الخالي من الغبار، وتوفير الطاقة، وانعدام الانبعاثات. وقد أصبح جهاز إنتاج MOCA المستمر منتجًا عالميًا رائدًا في مجال عوامل توسيع سلسلة البولي يوريثان.

بالإضافة إلى ذلك، قامت شركة Xiangyuan New Materials أيضًا بتطوير عوامل توسيع السلسلة Xylink740M و Xylink P، مما أدى إلى تصنيع هذه السلسلة من المنتجات، وتعزيز مصنعي مواد البولي يوريثان لتحسين الجودة وخفض التكاليف وتوسيع نطاق التطبيقات.

2.2 عامل التمدد الجانبي الرئيسي للديول العطري
تشمل عوامل توسيع ثنائي الهيدروكسيل العطرية الشائعة الاستخدام إيثر فينيل فينولي هيدروكسيل (HQEE)، وإنترسيفينيل بينول، وإيثر الهيدروكسيل (HER)، ومزيج بيرودينول فينولي هيدروكسي إيثيل (HQEE-L)، ومزيج هيدروكسي إيثيل هيدروكسي بينول (HER-L)، وغيرها. تُستخدم هذه العوامل بشكل أساسي في مواد البولي يوريثان لأنظمة معالجة MDI، وهي عوامل توسيع سلسلة غير سامة وغير ملوثة. فيما يلي نظرة عامة على خصائص التطبيق وتطوير المنتجات الرئيسية:

عامل توسيع السلسلة HQEE هو عامل توسيع ثنائي هيدروكسيل عطري متناظر التركيب الجزيئي. وهو عبارة عن جسيمات صلبة، غير سامة، خالية من التلوث، وغير مهيجة. يتميز بتوافقه الجيد مع ثنائي أيزوسيانات الميثان (MDI) وقدرته الفعالة على إطالة عمر المادة. طورت شركة شيانغ يوان للمواد الجديدة عوامل توسيع السلسلة من سلسلة HQEE وHER وXylink HQEE-L وXylinkher-L. تتميز هذه المنتجات بجودة أعلى من المنتجات المماثلة محليًا وعالميًا، وهي متوفرة في الأسواق المحلية والعالمية.

2.3 عوامل أخرى لتوسيع السلسلة العطرية ذات أداء خاص
مع ازدياد أهمية مجالات البولي يوريثان الناشئة، يتم الترويج باستمرار لعوامل توسيع البولي يوريثان الجديدة وتقنيات تطبيقها لتلبية الطلب المتزايد في سوق البولي يوريثان. وقد طورت شركات الإنتاج مجموعة متنوعة من عوامل توسيع السلسلة العطرية ذات الأداء الخاص.

يُعدّ تيانمن وينترين (DMD230) مُوسِّعًا للسلسلة يحتوي على جزيئين من الأمين الخاليين من الأحماض الأمينية، ويُستخدم في تحضير الطلاءات الخالية من المذيبات أو ذات المحتوى الصلب العالي. بالمقارنة مع البولي إيثيلينات الرشّية العادية، يتميّز هذا المنتج باستجابة معتدلة، وأداء تشغيلي جيد، وكفاءة بناء عالية، وأداء شامل ممتاز. كما يتميّز بلمعان جيد وتأثيرات واضحة عند استخدامه مع البولي إيثيلينات في تحضير بولي سيسوتري سيانيد كلوريد الأحماض الدهنية، بالإضافة إلى مرونة وخصائص ميكانيكية جيدة، ومقاومة للاصفرار، ومقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة جيدة للعوامل الجوية، وحماية طويلة الأمد. إلى جانب استخدامه في الجسور والأنفاق وأنواع مختلفة من الأرضيات وإشارات الطرق، يُمكن استخدامه أيضًا في تطبيقات متطورة مثل الطلاءات الواقية وطلاءات الجلد المركب لشفرات توربينات الرياح. سيُساهم الإنتاج الصناعي لهذا المنتج والترويج له في تطوير طلاءات عالية الجودة.

يُعدّ مُشتِّت (311) مُركَّب ثنائي هيدرامين العطري وكلوريد الصوديوم (311) نوعًا من مُركَّبات ثنائي هيدرامين العطري والأملاح غير العضوية. يُمكن استخدامه مع مجموعة مُتنوِّعة من مُستَهلَكات البولي يوريثان في درجة حرارة الغرفة. وهو مُناسب بشكل خاص للأشكال المُعقَّدة أو المُنتجات ذات المساحات الكبيرة، وللمعالجة بالميكروويف، وغيرها من التطبيقات التي تتطلَّب وقت تشغيل أطول، كما يُمكن استخدامه كعامل مُصلِّب لراتنجات الإيبوكسي. ومن المُنتجات المُشابهة: Caytur 31DA في الولايات المتحدة، وXylink 311، وXiangyuan New Materials.

يمكن لعوامل المعالجة الأخرى تحت الماء مثل الأوكسيدازول، والكيتون أمين، وما إلى ذلك، أن تقلل من احتمالية إنتاج فقاعات في الطلاء أو المنتجات الأخرى في الطبقة المتوسطة من المعالجة، كما أن لها مجالًا للتطوير.

ثالثًا: حالة تطوير عوامل توسيع سلسلة البولي يوريثان
تعاني صناعة توسيع سلاسل البولي يوريثان في بلادي من ضعف نسبي في بنيتها التحتية. ففي بداياتها، احتكرت الشركات متعددة الجنسيات سوق توسيع سلاسل البولي يوريثان المحلي. ومنذ مطلع هذا القرن، نجحت مجموعة من الشركات المحلية المتخصصة في هذا المجال، وعلى رأسها شركة شيانغ يوان للمواد الجديدة، في كسر احتكار الشركات الأجنبية بعد سنوات من البحث والتطوير وتراكم التكنولوجيا. وقد وصلت بعض منتجات توسيع سلاسل البولي يوريثان المحلية إلى مستوى المنتجات العالمية المماثلة.

باعتبارها أكثر عوامل التمدد البولي يوريثان الأمينية انتشارًا، تتميز عملية إنتاج MOCA بالنضج والاستقرار والاعتدال والملاءمة. في مجال صب المواد المرنة في التطبيقات اللاحقة، وخاصةً نظام TDI، تراكمت العديد من تركيبات البولي يوريثان الناضجة. وقد تم اختبار استقرار وفعالية تركيبة MOCA الأساسية بعد سنوات عديدة من الاستخدام في السوق ولدى العملاء. على الرغم من ارتفاع تكلفتها نسبيًا، إلا أنها تشكلت بعد سنوات من الاستخدام حاجزًا معينًا في عملية التصنيع. ولها دور لا غنى عنه، ويتوسع مجال تطبيقها باستمرار.

أصدرت الإدارة الأوروبية للمواد الكيميائية، بصفتها المؤسسة المسؤولة عن شهادة REACH للاتحاد الأوروبي، تقريرًا في 30 نوفمبر 2017. وبعد مقارنة مخاطر السلامة والأداء وتكاليف الأسعار، اقترحت أن جودة منتج MOCA وأداءه وفعاليته من حيث التكلفة ومزاياه الأخرى متميزة في مجال الأجسام المرنة المصنوعة من البولي يوريثان، ولا توجد بدائل له حاليًا.

بدأ قطاع توسيع البولي يوريثان في الصين متأخرًا. في بداياته، ونظرًا لانخفاض مستوى تكنولوجيا الإنتاج، وضعف المواد الخام الداعمة، ونقص الكفاءات في مجال البحث والتطوير، احتكرت الشركات متعددة الجنسيات سوق توسيع سلسلة البولي يوريثان المحلي. حتى تسعينيات القرن الماضي، نجح عدد من مصنعي توسيع سلسلة البولي يوريثان المحليين في كسر احتكار التكنولوجيا الأجنبية بعد سنوات من البحث والتطوير والتراكم التقني، ووصل أداء بعض منتجات عوامل توسيع سلسلة البولي يوريثان إلى مستوى المنتجات العالمية المماثلة. على وجه الخصوص، برزت شركة شيانغ يوان للمواد الجديدة في بناء جهاز إنتاج مستمر لعامل توسيع سلسلة البولي يوريثان (MOCA) بسعة 10000 طن. وصل مستوى جودة المنتج ومستواه التقني إلى مستويات عالمية متقدمة ومستوى رائد محليًا. حاليًا، يستطيع مصنعو عامل توسيع سلسلة البولي يوريثان المحليون تلبية متطلبات الأيونامين الحر. يحظى عامل توسيع سلسلة البولي يوريثان الحبيبي وعامل توسيع سلسلة البولي يوريثان المتغير اللون عند درجات الحرارة العالية، ضمن سلسلة منتجات عامل توسيع سلسلة البولي يوريثان، بإقبال كبير في صناعة البولي يوريثان.

تقترح الخطة الخمسية الثانية عشرة لصناعة البولي يوريثان، بالإضافة إلى توسيع نطاق إنتاج عامل التمدد السلسلي عالي الجودة MOCA، زيادة الترويج والتطبيق لعوامل التمدد السلسلي الجديدة مثل MCDEA وE-100 وHER وHQEE وغيرها. وبناءً على منتجات سلسلة MOCA، ومع تنويع مواد ومنتجات البولي يوريثان، ظهرت منتجات جديدة أخرى للتمدد السلسلي، مما يُشكل نموذجًا متميزًا مع منتجات MOCA.

مع التطور المستمر في مجال البحث والتطوير التكنولوجي، تتميز المنتجات الجديدة من عوامل توسيع السلسلة العطرية عالية الأداء بمزايا محددة في سرعة الاستجابة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، وسهولة التشغيل، والسلامة، وحماية البيئة. وقد نضج استخدامها تدريجيًا، ولا يزال نطاق تطبيقاتها يتوسع. فعلى سبيل المثال، ساهمت عوامل مثل P-1000 وP650 وP250 و740M، بفضل خصائصها الصديقة للبيئة وغير السامة، في فتح أسواق تطبيقات متعددة. وفي السنوات الأخيرة، ومع تطور أنظمة الاستنشاق بالجرعات المقننة (MDI) الصديقة للبيئة، ازداد استخدام عوامل التوسيع الجانبية ثنائية الهيدروكسيل العطرية عالية الأداء، مثل HQEE وHER، التي تتميز بتوافقها العالي مع أنظمة MDI، مما يمنح البولي يوريثان مرونة فائقة وخصائص مميزة، مثل مقاومة الحرارة وقوة التمزق. وبالإضافة إلى تصنيع منتجات الصب، يمكن أيضًا استخدامها في إنتاج منتجات اللدائن الحرارية المرنة عالية الأداء. في مجالات التطبيقات التي تتطلب أداءً عالياً لمواد البولي يوريثان في الدول المتقدمة، تتوسع استخدامات عوامل توسيع السلسلة مثل 740m وHQEE وHER في بعض مواد البولي يوريثان. تتميز عوامل توسيع السلسلة الجديدة بمزايا فريدة في قطاعات محددة، إلا أن متطلباتها التقنية مرتفعة نسبياً. حالياً، لا يزال السوق المحلي في مرحلة الترويج للتطبيقات.

رابعًا: نمط تطور صناعة تمدد سلسلة البولي يوريثان

تراكمت لدى صناعة البولي يوريثان في أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية عقود من التطور. تتمتع هذه الصناعة بقوة تقنية عالية، وسوقها ناضجة نسبياً. في الوقت نفسه، يفرض المستهلكون في هذه المناطق متطلبات أداء أعلى على منتجات البولي يوريثان، ويتزايد الطلب على عوامل توسيع السلسلة الجديدة بوتيرة أسرع من الطلب على عوامل توسيع السلسلة المعدلة (MOCA). حالياً، تستحوذ الدول المتقدمة، كأوروبا والولايات المتحدة، على الحصة الأكبر من الطلب على عوامل توسيع السلسلة الجديدة.

يُعدّ الاستهلاك الكبير للبولي يوريثان في منطقة آسيا والمحيط الهادئ وغيرها من الدول النامية المحرك الرئيسي للطلب العالمي عليه. وتُعتبر منطقة آسيا والمحيط الهادئ أكبر سوق استهلاكية للبولي يوريثان في العالم، إذ تستحوذ على نحو 48% من حصة السوق العالمية. كما يشهد الطلب على البولي يوريثان في قطاعات البناء ومواد البناء والأثاث المنزلي وغيرها من الصناعات في دول نامية أخرى كالهند والبرازيل والمكسيك نموًا متزايدًا. ومع ذلك، وبالمقارنة مع الدول المتقدمة في أوروبا والولايات المتحدة، لا تزال بعض هذه المناطق في المراحل الأولى من التصنيع، ما يجعلها شديدة الحساسية لأسعار المواد الخام في صناعة البولي يوريثان، وتولي اهتمامًا بالغًا للتكلفة والأداء. ومن المتوقع أن تحافظ هذه المناطق مستقبلًا على طلب مرتفع على مواد البولي يوريثان عالية التكلفة.

في الوقت الراهن، تستحوذ كبرى شركات توسيع سلسلة التوريد العالمية في مجال البولي يوريثان، مثل شركة كازاكا كاجوسان بيرفكت إندستري المحدودة، وشركة الولايات المتحدة الأمريكية إير كيميكال (التي استحوذت عليها وينشوانغ عام 2016)، وشركة الولايات المتحدة الأمريكية كوكو (التي استحوذت عليها لانغشنغ عام 2017)، على معظم حصة السوق العالمية. وقد تم استبعاد بعض الشركات الصغيرة التي تفتقر إلى نظام متكامل يجمع بين الصناعة والجامعة والبحث العلمي، نتيجة لتأثير جودة المنتج والسعر، مما زاد من تركيز صناعة توسيع سلسلة التوريد. في الوقت نفسه، تعتمد الشركات الكبيرة على رأس مالها الضخم وخبرتها في البحث والتطوير لتوسيع نطاق إنتاجها من المواد الخام والمنتجات، وإنشاء قواعد إنتاج ومراكز مبيعات وبحث وتطوير ضخمة واحتكارية عابرة للحدود في مناطق تتمتع بموارد وأسواق وظروف عمل ممتازة.

5. الوضع الحالي واتجاهات تطوير عوامل التمدد البولي يوريثان

تُستخدم عوامل تمدد البولي يوريثان، باعتبارها مادة مضافة هامة لمواد البولي يوريثان، بشكل أساسي في نظام CASE (الذي يشمل الطلاءات والمواد اللاصقة ومواد منع التسرب والأجسام المرنة) في هذه المواد. ومن بينها، يُعد الجسم المرن من البولي يوريثان مادة بوليمرية اصطناعية تقع بين خصائص المطاط والبلاستيك. فهو يتميز بمرونة المطاط العالية وصلابة البلاستيك وقوته العالية. (يتمدد من 5 إلى 10 مرات)، ويُعرف باسم "ملك المطاط المقاوم للتآكل"، كما يتمتع بقوة ميكانيكية جيدة، ومقاومة للزيوت والمواد الكيميائية، ومقاومة للانحناء، بالإضافة إلى مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة المنخفضة وأداء عزل حراري فائق. إلى جانب النوع التقليدي المصبوب والجسم المرن من البولي يوريثان الحراري، تشمل مواد الجسم المرن من البولي يوريثان أيضًا المواد اللاصقة والطلاءات ومواد منع التسرب ومواد الرصف والنعال والجلود الصناعية والألياف، وغيرها. ومع التطور المستمر للمستوى التقني، حلت مرونة البولي يوريثان محل المطاط والبلاستيك والمعادن في مجالات متنوعة مثل السيارات والمناجم والطباعة والمعدات ومعالجة الآلات والرياضة والنقل.

وفقًا للإحصاءات الصادرة عن الوكالات ذات الصلة، بلغ استهلاك البولي يوريثان الصيني CASE (الجسم المرن، والطلاءات، والجلد الصناعي، ومواد منع التسرب والمواد اللاصقة) في عام 2021 7.77 مليون طن، وبلغ متوسط ​​معدل النمو السنوي 11.5٪ في الفترة 2016-2021.

بلغت مرونة البولي يوريثان في الصين 925 ألف طن عام 2016، ووصل الإنتاج عام 2021 إلى 1.5 مليون طن، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 10.2%؛ بينما بلغ متوسط ​​معدل النمو السنوي للاستهلاك 12.5%. وتشير التقديرات إلى أن إنتاج الصين من البولي يوريثان سيصل إلى 2.059 مليون طن بحلول عام 2025، ما يعني استمرار نموه السريع.

بلغ الإنتاج العالمي من مطاط البولي يوريثان 2.52 مليون طن في عام 2016 و3.539 مليون طن في عام 2021، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 7.0%. ومن المتوقع أن يصل الإنتاج العالمي من مطاط البولي يوريثان إلى 4.495 مليون طن بحلول عام 2025، مما يُظهر اتجاهاً تنموياً سريعاً وثابتاً.

يتميز مطاط البولي يوريثان الحراري (TPU) بمقاومة ممتازة للتآكل. كما يتميز بقوة شد عالية، واستطالة ملحوظة، ومقاومة للزيوت، ودرجات الحرارة المنخفضة، والعوامل الجوية، والأوزون، بالإضافة إلى نطاق واسع من الصلابة. في السنوات الأخيرة، توسع استخدام TPU في السوق من صناعة الأحذية إلى قطاعات السوق الراقية مثل الأدوية والطيران وحماية البيئة. تشير الإحصاءات إلى أن متوسط ​​معدل النمو السنوي المركب لإنتاج TPU في الصين بلغ 14.5% خلال الفترة من 2014 إلى 2021. وفي عام 2021، بلغ إنتاج الصين من TPU حوالي 645 ألف طن، مما جعلها أكبر دولة منتجة لـ TPU في العالم. وقد شهد الإنتاج وحجم الصادرات الصافية نموًا مطردًا في السنوات الأخيرة.

من منظور الطلب، يتركز سوق البولي يوريثان الحراري العالمي حاليًا في أوروبا والولايات المتحدة ومنطقة آسيا والمحيط الهادئ. وتُعد منطقة آسيا، بقيادة الصين، أسرع الأسواق الإقليمية نموًا في استهلاك البولي يوريثان الحراري العالمي. ووفقًا لإحصاءات اللجنة الخاصة بالمطاط التابعة للجمعية الصينية لصناعة البولي يوريثان، بلغ إجمالي استهلاك منتجات البولي يوريثان في الصين عام 2018 نحو 11.3 مليون طن، منها حوالي 1.1 مليون طن من مطاط البولي يوريثان (TPU+CPU).

لا يزال البولي يوريثان الحراري (TPU) من أسرع منتجات البولي يوريثان نموًا في المستقبل القريب. وقد أصبحت الصين أكبر مستهلك للبولي يوريثان الحراري في العالم. تشير الإحصاءات إلى أن متوسط ​​معدل النمو السنوي المركب لاستهلاك البولي يوريثان الحراري في الصين خلال الفترة 2017-2021 بلغ 12.9%، حيث بلغ إجمالي الاستهلاك في عام 2021 نحو 602 ألف طن، بزيادة قدرها 11.6% على أساس سنوي. وبناءً على الإنتاج العالمي للبولي يوريثان الحراري الذي بلغ 1.09 مليون طن في عام 2021، تجاوز الاستهلاك المحلي نصف الاستهلاك العالمي. في المستقبل، ستزداد الحاجة إلى البولي يوريثان الحراري في صناعة مواد الأحذية والأغشية والأنابيب والأسلاك. وفي مجال المعدات الطبية، سيحل البولي يوريثان الحراري محل مواد PVC التقليدية في صناعة الكابلات والأسلاك والأغشية. ومن المرجح جدًا أن يحل محل مادة EVA في صناعة الأحذية. ومن المتوقع أن يحافظ البولي يوريثان الحراري على معدل نمو سنوي يزيد عن 10% في المستقبل. ومن المتوقع أن يصل استهلاكها إلى حوالي 900 ألف طن بحلول عام 2026.

مع التوسع التدريجي في نطاق الإنتاج، انخفضت تكلفة منتجات البولي يوريثان المرنة، وتنوعت المنتجات، وتحسن الطلب في السوق، وتسارع التطور الصناعي. خلال فترة الخطة الخمسية الرابعة عشرة، ينبغي على قطاع صناعة البولي يوريثان تعزيز تطوير المنتجات التي تعتمد على الماء، والخالية من المذيبات، وذات المحتوى الصلب العالي؛ وزيادة تطوير تقنيات تصنيع المواد الخام الأساسية، مع التركيز على تطبيقات البولي يوريثان المائي؛ والتركيز على إجراء البحوث النظرية والتقنية الهندسية الأساسية للمواد المائية؛ وتحسين أداء المنتجات، وتطوير منتجات جديدة، وتوسيع نطاق التطبيقات، وتعزيز بناء البنية التحتية الجديدة في مجالات النقل بالسكك الحديدية، والطرق السريعة، وأنفاق الجسور، ونقل الطاقة، وغيرها، بالإضافة إلى التطبيقات الطبية؛ وتعزيز التطبيقات التقنية لمواد البولي يوريثان اللاصقة الخالية من الفورمالديهايد في صناعة الألواح الاصطناعية؛ وتطوير منتجات الأمونيا المتميزة والوظيفية وذات القيمة المضافة العالية؛ وتعزيز البحث والتطبيق التقني لبنية مواد البولي يوريثان المقاومة للماء، وأدائها، ومتانتها. تشجيع استخدام مواد البولي يوريثان في المباني الجاهزة.

تتمثل اتجاهات التطوير الرئيسية في مجال المطاط الصناعي فيما يلي:

مطاط البولي يوريثان للسيارات. يتجه قطاع صناعة السيارات اليوم نحو الأداء العالي والجودة الفائقة والوزن الخفيف والراحة والسلامة. وتحل المواد الاصطناعية المطاطية والبلاستيكية تدريجياً محل المواد المعدنية، مما يفتح آفاقاً واسعة لتطبيقات مطاط البولي يوريثان.

تُستخدم مطاطات البولي يوريثان في البناء. وقد حلت مطاطات البولي يوريثان المتينة والمتكاملة تدريجيًا محل مادة الأسفلت التقليدية المقاومة للماء. ويتزايد استخدام مضامير البولي يوريثان الرياضية على نطاق واسع. كما تُصنع فواصل التمدد في الجسور الكبيرة، وعوارض السكك الحديدية عالية السرعة، وممرات المطارات، ومواد سد الطرق السريعة تدريجيًا من مطاطات البولي فينيل كلوريد (PVC) المتصلبة في درجة حرارة الغرفة.

مطاط البولي يوريثان للاستخدام في المناجم. هناك طلب كبير على المواد غير المعدنية ذات المقاومة العالية للتآكل، والقوة العالية، والمرونة في مناجم الفحم، ومناجم المعادن، والمناجم غير المعدنية.

مادة البولي يوريثان المرنة للأحذية. تتميز مرونة إستر البولي كلوريد بمزايا عديدة، منها الأداء الجيد في امتصاص الصدمات، وخفة الوزن، ومقاومة التآكل، ومقاومة الانزلاق، وغيرها، مما جعلها مادة داعمة مهمة في صناعة الأحذية.

مطاط البولي يوريثان للاستخدام الطبي. يُعد التوافق الحيوي الجيد، وتوافق الدم، وخلوه من الإضافات، من أهم الأسباب التي تجعل مواد TPU وCPU مناسبة للاستخدام في المجال الطبي. تطبيقاتها في مجال الطب والصحة واسعة النطاق.

ألواح البولي يوريثان المركبة الجديدة. من المتوقع أن تُحدث تكنولوجيا المواد المركبة طفرة سوقية جديدة لمطاط البولي يوريثان.

6- اتجاه تطوير صناعة توسع سلسلة البولي يوريثان في إطار "الخطة الخمسية الرابعة عشرة"

من منظور عالمي، ساهم التطور السريع في قطاعات البناء، وصناعة السيارات، ومعدات الذكاء الإلكتروني، والطاقة الجديدة، وحماية البيئة، في زيادة الطلب على منتجات البولي يوريثان بشكل كبير. وتواصل الشركات العالمية الرائدة في مجال البولي يوريثان ابتكار تقنيات وتطبيقات جديدة، وستواصل دعم تطوير وإنتاج منتجات جديدة منه. ومع توسع نطاق استخدام منتجات البولي يوريثان في السوق النهائية، سيساهم الطلب المتنوع عليها في تعزيز الابتكار والتطوير المستمر لعوامل سلسلة التوريد الخاصة بها.

خلال السنوات العشر القادمة، سيشهد استخدام منتجات البولي يوريثان نموًا سريعًا في بعض المجالات المتخصصة. ويتوقع خبراء الصناعة أن يرتفع الطلب العالمي على البولي يوريثان بمعدل 4.5% سنويًا. ومن المتوقع أن يبلغ متوسط ​​معدل النمو السنوي للطلب على البولي يوريثان 5.7% في مجالات التبريد والأحذية والمنسوجات والترفيه وغيرها. وقد شهد الطلب في قطاع المنتجات نموًا طفيفًا، ومن المتوقع أن يصل إلى حوالي 3.3% سنويًا. وقد ساهمت التقنيات المبتكرة في دعم الدول الناشئة في منطقة آسيا والمحيط الهادئ لتوسيع نطاق استخدامات البولي يوريثان، ومن المتوقع أن يصل الطلب على البولي يوريثان إلى معدل نمو سنوي يتجاوز 10%.

باعتبارها مادة خام أساسية لصناعة البولي يوريثان، يجب على صناعة إضافات البولي يوريثان في بلادي أن تُطبّق بثبات مفهوم التنمية الجديد. ويتمثل الهدف التالي في تعزيز التنمية عالية الجودة لصناعة البولي يوريثان، مع التركيز على تسريع بناء نموذج تنموي جديد "ثنائي الدورة"، مع التركيز على التحول الأخضر، منخفض الكربون، والرقمي. كما يهدف هذا النموذج إلى تسريع بناء نظام صناعي حديث، ومعالجة أوجه القصور في المنتجات المتطورة، واكتساب التقنيات الرئيسية المتقدمة، وفتح آفاق جديدة في المنتجات التقليدية، ودفع بلادي نحو التحول من صناعة البولي يوريثان إلى صناعة رائدة.

أصبح مُطيل سلسلة البولي يوريثان حاليًا أحد المواد الخام الأساسية للبولي يوريثان في مشاريع البنية التحتية الوطنية الكبرى. ويشهد قطاع مُطيل سلسلة البولي يوريثان زيادة في استثماراته الابتكارية، ويتجه نحو حماية البيئة، ورفع الكفاءة والجودة. وانطلاقًا من احتياجات قطاعات الطيران والفضاء، والمعلومات الإلكترونية، والطاقة الجديدة، والسيارات، والسكك الحديدية فائقة السرعة، والنقل بالسكك الحديدية، والطرق السريعة، والجسور الكبيرة، والرعاية الصحية، والدفاع الوطني، يتم تسريع وتيرة تحويل وتطبيق الإنجازات التكنولوجية الجديدة في مجال مُطيل سلسلة البولي يوريثان، بهدف الارتقاء بمستوى التنمية الشاملة لقطاع البولي يوريثان.

يتجه تطوير صناعة موسعات سلاسل البولي يوريثان نحو إنتاج منتجات عالية الجودة وصديقة للبيئة، تتميز بأداء بيئي متميز. ولا يقتصر الأمر على كونها نظيفة وخالية من التلوث في عملية الإنتاج، بل تشمل أيضًا كونها آمنة وصديقة للبيئة في عملية الاستخدام، وذلك لتعزيز استدامة عملية تصنيع منتجات البولي يوريثان. ثانيًا، يهدف التطوير إلى توسيع نطاق استخدام منتجات موسعات السلاسل الحالية، مما يمنحها حيوية جديدة في التطبيقات. يُذكر أن المستوى التقني لبعض الشركات المحلية المصنعة لموسعات سلاسل البولي يوريثان يُضاهي مستوى الشركات متعددة الجنسيات، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحوث التطبيقية لتمكين المزيد من المستخدمين من إدراك مزايا هذه المنتجات، ولا سيما الترويج لمنتجات ثنائي الأمين العطري السائل سهلة الاستخدام وذات الأداء الممتاز، والاستفادة من التأثير التآزري لموسعات السلاسل في توفير الطاقة وخفض الاستهلاك والتكاليف. ثالثًا، يتمثل الهدف في تطوير منتجات جديدة وفقًا لمتطلبات السوق، لتوفير منتجات أكثر ملاءمة وجودة لصناعة البولي يوريثان، بما يلبي احتياجات السوق النهائية ويوسع نطاق التطبيقات.

بالنسبة للمواد المرنة المصنوعة من البولي يوريثان، يُعدّ مُطيل السلسلة إضافةً أساسيةً وهامةً، إذ يتميز بكمية كبيرة وقيمة مضافة عالية، مما يُسهم بشكلٍ كبير في تحسين أداء المنتج. إضافةً إلى ذلك، يُظهر مُطيل سلسلة البولي يوريثان تأثيرًا واضحًا على تحسين أداء المنتجات الأخرى المصنوعة من البولي يوريثان، وحتى البلاستيك الرغوي. يُعدّ سوق مُطيل سلسلة البولي يوريثان في صناعة البولي يوريثان سوقًا واعدةً للغاية. ولتعزيز وقيادة التنمية عالية الجودة لهذه الصناعة، من الضروري تكثيف أبحاث التطبيقات والترويج لمُطيل سلسلة البولي يوريثان، وتطوير أنواعٍ أفضل وأكثر تنوعًا منه، مع مراعاة الصحة، وتوفير الطاقة، والسلامة، وحماية البيئة، وأداء التطبيقات، وذلك للمساهمة بشكلٍ أكبر في تحسين حياة الإنسان.