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Bio-based 2026分享④ | 万华化学:PU降碳与耐久,如何同时做到?PCDL给出两全答案

Time:2026-06-02

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欧盟碳边境调节机制(CBAM)目前已对钢铁、铝等基础工业品正式实施,并计划持续向更多材料链条延伸;中国"双碳"目标持续收紧工业体系的碳排放要求;与此同时,车企、消费电子、运动鞋服、家居品牌纷纷将供应商的碳数据纳入ESG采购审核——这三重压力,正在以前所未有的速度向聚氨酯(PU)材料供应链传导。


5月22日,上海,在由 苏尔寿化工 独家冠名 的 #第11届生物基大会暨展览(Bio-based 2026)—— "关键化学品与材料论坛" 上,万华化学 PCDL产品开发工程师 崔通通 以《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》为主题发表演讲,系统阐述了上述背景下,万华化学低碳型聚碳酸酯多元醇(PCDL)的技术路径与下游应用拓展。



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《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》

崔通通,万华化学PCDL产品开发工程师



【下文根据演讲整理,内容有删节】




01
失效,才是最大的"碳浪费"


低碳化转型面临一个根本矛盾:降碳不能以牺牲性能为代价,否则材料根本无法产业化落地。


要理解这个矛盾,需要从聚氨酯的分子结构说起。PU材料由软段与硬段共同构成:硬段提供结构强度与硬度,软段则决定柔韧性、弹性、手感,以及最终的耐久性基础。换言之,材料在高温高湿下是否起泡、开裂,在低温下是否脆断,在摩擦中是否失光、露底——这些长期失效问题,根源都在软段结构的选择。


传统PU体系中,聚醚多元醇、聚酯多元醇(如聚己二酸己二醇酯)、聚己内酯多元醇(PCL)是主流软段选择,各有其性能短板:聚醚耐水解较好但机械性能偏弱;聚酯机械性能优异但耐水解不足;PCL在高温高湿下同样容易出现降解失效。这些缺陷在汽车内饰、3C涂层、合成革等苛刻工况下被大幅放大,导致开裂、起泡、表面发粘等问题频发,引发索赔、返工乃至大范围召回。


从ESG视角看,这每一次失效,都是一次资源浪费和隐性碳排放——材料提前报废、重新制造、二次物流,每个环节都在产生本可避免的碳排。失效,才是最难被看见的"碳浪费"。


破局的关键,在于找到一种底层分子结构更稳定的软段。


碳酸酯键(-O-CO-O-)的键能和化学惰性显著高于酯键和醚键,这使得以碳酸酯重复单元为主链的PCDL,在高温、高湿、强溶剂等苛刻条件下主链降解速率远低于传统软段——这正是PCDL在耐水解、耐热、耐磨、耐化学品四个核心维度同时领先的分子级原因。这一底层结构优势,是万华化学整个低碳方案的技术出发点。


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来源:万华化学 崔通通,《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》




02

制造端做减法:三条路径,从源头压降碳足迹


万华化学将PCDL的低碳化设计概括为两个维度:制造端做减法,使用端做加——前者从原料与工艺层面降低生产过程的碳排放,后者依靠PCDL的高性能延长制品使用寿命、减少全生命周期的资源损耗。



在制造端,万华化学布局了三条可叠加的减碳路径:


路径一:CO₂固碳转化。 工业废弃CO₂经过转化,先生成碳酸酯中间体(DMC、EC或PC),再与二元醇发生酯交换或开环缩聚,将CO₂以碳酸酯重复单元的形式稳定锚定在PCDL分子主链中。这一过程将原本的温室气体转化为高性能材料的有机组成部分——材料本身,即是固碳载体。


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来源:万华化学 崔通通,《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》


路径二:废PC化学回收。 万华化学开发了废旧PC(聚碳酸酯)的高效化学降解技术:消费后废弃PC经催化降解,可高值化回收BPA(双酚A)和DMC(碳酸二甲酯)。每降解1吨废PC,可回收0.88吨BPA、0.33吨DMC,同时减少约2.5吨CO₂当量排放。回收所得DMC可重新进入PCDL合成环节,实现从废弃材料到高端再生原料的化学闭环,突破了物理回收降级使用的瓶颈。


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来源:万华化学 崔通通,《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》


路径三:生物基二元醇导入。 以玉米糖浆、甘蔗、稻秆、秸秆/纤维素、甘油等生物质为原料,通过发酵路线或平台分子转化路线制备生物基二元醇,再与碳酸酯中间体高效聚合,从合成源头提升PCDL的可再生碳含量。引入生物基二元醇后,PCDL的可再生碳含量可达20%~60%,整体碳足迹降幅在20%~70%之间。


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来源:万华化学 崔通通,《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》


三条路径可根据客户对减碳深度与成本的诉求灵活组合,构建从"全化石基"到"部分生物基"再到"高绿色度组合"的阶梯式低碳矩阵。


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来源:万华化学 崔通通,《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》




03

产品矩阵:从通用到差异化,性能数据说话


低碳路径之外,产品本身的工业级稳定性同样是落地的关键。


万华化学目前已建立覆盖均聚型与共聚型的PCDL完整产品矩阵,分子量覆盖1000~2000,批次稳定性通过严格质量管理体系保障,为下游配方工程师提供可靠的设计余量。


在差异化产品线上,万华化学针对两类典型需求分别开发了专项系列:


高耐磨系列(WHP-BD/DM):面向汽车漆面、3C涂层、汽车革等高载荷摩擦场景,通过优化微观抗剪切能力,赋予涂层卓越的抗刮擦表现。


高柔韧系列(WHP-MD/LD/GD/RD):针对水性PU皮革涂饰、PUD等低温应用场景,通过特种共聚结构打破宏观结晶束缚,使材料在极寒条件下仍保持优异的分子链柔顺度与耐弯折强度,避免低温变脆开裂。


以下四项测试数据,可以直观说明PCDL与传统软段之间的差距有多大。以WHP-HD200(均聚PCDL)与PHA2000(聚己二酸己二醇酯)、PTMG2000(聚四氢呋喃)的聚氨酯薄膜对比测试为例:


  • 耐磨性:WHP-HD200磨耗量22 mm³,PTMG2000为81 mm³,相差近4倍;

  • 耐水解性(80℃,2周):WHP-HD200强度保留率101%,PHA2000仅53%;

  • 耐乙醇溶胀比:WHP-HD200为4.1%,PTMG2000为7.9%;

  • 耐热性:150℃热老化2周后,WHP-HD200拉伸强度保持领先,传统聚酯型已接近失效。


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来源:万华化学 崔通通,《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》


这组数据的意义在于:PCDL的优势不是某一项指标的局部领先,而是在多个关键维度同时领先——这正是高端应用场景选材时最难得的特质。



04

六类应用场景:PCDL如何落地解题


性能优势最终要落到具体应用场景中才有意义。崔通通在报告中系统梳理了PCDL在六类高端PU应用中的解题逻辑:


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来源:万华化学 崔通通,《低碳型 PCDL 及下游拓展应用》


汽车内饰:核心痛点是湿热老化与VOC气味。万华WHP-HD200在80℃/1周耐热老化测试后,拉伸强度保留率达82.1%,黄变指数控制优异,可在长期日晒条件下维持浅色内饰的原始质感。同时,水性PCDL涂饰方案从配方源头切断VOC排放,兼顾耐久与环保。


汽车漆/3C涂料/柔感涂层:核心痛点是日常汗液侵蚀与酒精清洁带来的溶胀损伤。PCDL耐乙醇溶胀比显著低于聚酯型与聚醚型产品,可有效应对涂层高频次清洁的使用场景。


隐形车衣/透明保护膜:核心痛点是长期户外老化后的黄变与透光率下降。万华PCDL系列产品(A9071/A8571)在QUV人工加速老化测试中表现优异,28天老化周期内拉伸强度保持稳定,同时具备优异的低Tg特性(A9071达-38℃,A8571达-28℃),兼顾低温柔韧与光学透明。


TPU/CPU弹性体:覆盖工业轮/脚轮、输送带、线缆护套、密封件等重载场景。PCDL基弹性体在pH 2~3的强酸性甲醇浸泡(3周)严苛工况下,硬度、质量与拉伸强度变化极小,传统标准材料在同等条件下已明显失效,PCDL在化工密封与特殊油气开采领域具备独特竞争力。


其他高端应用:在胶黏剂与密封材料领域,PCDL提供优异的剥离强度保持率与耐湿热性,支持低VOC配方体系;在医疗/健康护理PU材料领域,凭借优异的长期稳定性和耐化学清洁性,逐步进入医疗器械与健康护理应用。


值得关注的是,万华化学的支持不止于材料供应本身。据崔通通介绍,万华已上线产品碳足迹管理系统(采用GaBi软件开展核算),可为下游客户提供从材料选择、配方优化到量产导入的全流程技术服务,并支持客户进行全生命周期碳数据管理,帮助下游企业应对日趋严格的ESG报告与供应链碳审核要求。


从CO₂固碳到废PC化学回收,从生物基二元醇导入到六类高端应用落地——万华化学PCDL的低碳路径,并非一条单一的技术路线,而是一套从分子结构出发、贯穿全生命周期的系统性解决方案:制造端以三条可叠加的减碳路径压降碳足迹,使用端以卓越的耐久性能降低制品全周期的资源损耗,二者共同构成了"降碳与耐久可以同时做到"这一命题的完整答案。


这一创新实践,也在获得了行业的正式认可:万华化学 "低碳型PCDL及下游拓展应用" 荣获2026(第四届)DT新叶奖 "创新应用奖"!


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Bio-based 2026展览现场

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(点击文末 “原文阅读” 可直接进入网站了解)


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