随风摇曳
塑料杆塔因何能在强台风中矗立不倒？聚氨酯复合材料还有哪些广阔的应用市场？
2014年7月，来势汹汹的14级台风威马逊袭击广东。七万多根混凝土和金属杆塔不敌台风威力而倒塌，不仅造成惨重的财产损失，也让大片区域陷入停电。但令人惊奇的是，在台风中有一批塑料杆塔却始终矗立不倒，甚至在台风中轻微地“随风摇曳”。
当然，能够抗击台风的塑料杆塔使用的不是普通塑料，而是巴斯夫研发的一种高强度、高韧性的聚氨酯复合材料。与普通杆塔相比，这种采用巴斯夫聚氨酯组合料Elastolit® 的新型杆塔可将抗风能力提升2.5倍。
不仅如此，新型复合材料杆塔为空心的筒柱，重量仅为同类型杆塔的不到1/4——普通杆塔的重量通常在1100公斤，而复合材料杆塔仅为250公斤，可以人工搬运和安装。在安装间距方面，这种轻型聚氨酯复合材料杆塔的安装间距能达到120米，而普通杆塔的安装间距最多不超过50米。
看似不易产生创新的杆塔，其“不倒”的秘密在于制造材料的彻底改变。传统杆塔主要依靠自身的重量深扎进地面，从而起到支撑作用。但遇到超出平常的台风，这种过于纯粹的“刚性”则失去了抵抗力，相反兼具“刚性”和“柔韧性”的杆塔才能在更强的台风中矗立不倒。新型塑料杆塔就是兼备这两种品质的玻璃纤维和聚氨酯通过缠绕工艺制成的复合体。
“巴斯夫对于重造杆塔的启发主要来自于本土市场的需求，这是一项由巴斯夫中国本土研发团队主导完成的创新。”巴斯夫亚太特性材料部门高级经理韩玮博士说，“当然，我们的全球研发部门在此之前已经在玻纤和聚氨酯材料复合方面的积累了丰富的经验。”
聚氨酯是一种多才多艺的高分子材料，它的特点是重量轻且可调范围非常广——既可以做得很硬，也可以很软，两个看似表面特征截然不同的东西很可能在本质上都是聚氨酯产品。玻璃纤维的特点是强度极高，但如果没有树脂类粘合剂将它们粘合起来，其强度无法发挥。
玻纤聚氨酯复合后则可以兼具两种物质本身的特性，将强度和柔韧性完美的结合在一起，达到了“1加1大于2”的效果。“事实上，玻纤聚氨酯复合材料不仅兼具强度和韧性，耐冲击、耐腐蚀、抵抗紫外线的能力非常好。”韩玮说，在巴斯夫，玻纤聚氨酯复合材料已经有广泛应用，比如做成汽车外饰件替代传统的金属制品。
“玻纤与聚氨酯的复合有诸多方式，在杆塔的应用中我们采取了较为创新的缠绕方式，这种方式可以让玻纤作为连续纤维与聚氨酯复合，从而达到更高强度，但工艺挑战也很大。”巴斯夫技术研发中心研发经理钱震宇博士说。
工艺挑战之一在于控制玻纤和聚氨酯树脂之间的浸润。用于缠绕复合材料的聚氨酯体系是一种反应速度较快、操作时间较短的体系。该类聚氨酯体系正常的操作时间在20分钟以内，因此它与纤维的浸润以及缠绕过程须在较短的时间内完成，而且需要以逐步加料的方式来配合。“研发团队还致力于延长该聚氨酯体系的操作时间，同时提高它的疏水性，因为一般的聚氨酯体系在长时间操作中会受空气湿度影响而产生发泡现象，这样就会影响产品的强度及外观。” 钱震宇进一步解释说。
从单一成本来说，玻纤聚氨酯复合材料杆塔的确比传统的普通杆塔贵。“但我们不应仅仅从单一产品的价值来评估这一创新的价值，而应该把它放到整个价值链中去考虑。”巴斯夫高级副总裁、亚太区研发代表郭尔慈博士（Dr. Karl Rudolf Kurtz）说，他对这项在中国产生的创新成果极为兴奋。
如果综合运输物流成本、安装维护成本、由安装间距增大带来的投入数量的减少，以及杆塔倒塌可能造成的各种损失等因素来看，聚氨酯杆塔并不贵。“这种杆塔对于独特地理环境和气象环境下的应用具有很高的经济价值，例如对于运输不便的山区、海岛，以及台风多发地区。”郭尔慈强调。
在中国沿海地区，目前这种轻便的复合材料杆塔已经投入市场化应用。常常遭遇台风袭击的东南亚市场客户也对这种神奇的塑料杆塔兴趣浓厚。
除了复合材料杆塔，聚氨酯复合材料还有很多尚待发掘的应用领域。总体来说，轻量化是工业产品发展的大趋势。例如，液化天然气钢瓶如果在钢制内胆外包裹一层聚氨酯复合材料，既可以大幅减轻原先由纯金属制造的钢瓶重量，也可以提供原有环氧树脂缠绕外层所不具备的韧性；又如，利用玻纤聚氨酯复合材料制成的塑料窗框，既可以减轻重量，又能达到比金属窗框优异得多的保温、节能效果。
“我们还在研发如何将聚氨酯复合材料应用到风能领域，比如在风机叶片中的应用，聚氨酯复合材料的叶片可以延长现有材料的使用寿命。”郭尔慈透露说。他认为在船舶、汽车领域，聚氨酯复合材料的广泛应用还没有深入挖掘。“每种材料都有自己的特性，我们不能说哪一种材料的特性更有优势，但要把它们的特性应用到最合适它们的地方，复合的方式还可以帮助我们扬长避短地创新出材料的新特性。”
正因为如此，郭尔慈认为结合本土市场的开放式创新极其重要。“你不能把欧洲市场的护发用品直接拿到亚洲市场销售，因为欧洲人和亚洲人的发质截然不同，就像在德国人们对于复合材料杆塔的市场需求可能就会弱于中国，因为德国没有台风。” 郭尔慈博士解释说。
作为材料创新者的巴斯夫正在与本土伙伴展开更多开放式创新的研发。“我们的创新来自市场需求，只有通过与客户的紧密合作，我们才能创造更有价值的解决方案。”郭尔慈说。
