冰墩墩的“冰衣”会发黄？北京冬奥会里藏着哪些化工新材料

要说今年北京冬奥会什么最火，那非吉祥物冰墩墩和雪容融莫属了。身穿航天服憨态可掬的熊猫冰墩墩和彰显鲜明中华文化特色的灯笼形象雪容融成了冬奥会上名副其实的顶流，广大网友强烈要求国家尽快落实一家一“墩”，一户一“融”！

到底是什么样神奇的材料创造了冰墩墩和雪容融这样神奇的产品呢？奥林匹克天猫官方旗舰店介绍，冰墩墩和雪容融主要由环保PVC、PC、ABS以及亚克力这类高分子材料组合制作而成，做工精细，形象逼真。这些材质都带有回收环保的性质，契合了北京冬奥组委会“绿色、共享、开放、廉洁”的办奥理念。

很多网友表示到手的冰墩墩的硅胶外壳容易发黄，那是因为高分子材料在生产和使用的过程中，会不可避免受到氧气和光照的影响，从而产生黄变、褪色等老化现象。透明材料因为透光率高，所以发生老化黄变的现象会更加明显。尽管如此，却并不影响网友对冰墩墩的喜爱，甚至有网友表示：“就像透明的手机壳一样，氧化发黄很正常，可以多出几个不同图案的外壳给冰墩墩换着穿。”“财富密码这不就来了吗，可替换墩墩壳：磨砂壳、镶钻壳、金粉壳...手机壳有的墩墩都要有！”

“可持续·向未来”是今年北京冬奥会的一大倡导，绿色冬奥、科技冬奥的理念既令人对这场冰雪盛宴翘首以盼，又让人好奇，除了吉祥物冰墩墩和雪容融的材质，今年的冬奥会上又会出现哪些新奇的化工材料？哪些行业和品牌又能借这场体育盛事的东风扶摇直上，实现新的飞跃呢？

1.碳纤维火炬
2022年北京冬奥会火炬“飞扬”造型如丝带飘舞般旋转着上升，最终呈现为飞扬的火焰，兼顾艺术感与稳定性，饱含着美好的寓意。其材料开创性地采用了“碳纤维”，碳纤维的重量只有钢的1/4左右，但是强度却是钢的7-9倍。“飞扬”整体给人的感觉是轻盈且牢固，并且能避免金属材料冬天冻手的尴尬状况。火炬外壳不仅耐火耐高温，还能抗10级大风和暴雨，非常适合在极寒的天气中使用。据火炬设计技术人员介绍，用碳纤维和树脂形成的复合材料来做奥运火炬是世界首创，由石油产品加工而成的黑色丝束，每一束都包含着12000根碳纤维丝，再利用三维立体编制机，将其一丝一线织成火炬的外衣。

北京冬奥会秉承着“绿色办奥”的理念，在火炬燃料的选择上采用了清洁环保的氢能燃料。氢燃料的特性保证了火炬能在极寒天气中使用，但氢气作为燃料，燃烧温度将会高于800℃。为了能够将碳纤维复合材料用于火炬的外壳，经过多方努力，耗时三个多月时间，成功解决了碳纤维复合材料在极端条件下的应用瓶颈。中国石化上海石化公司副总经理黄翔宇在一次采访中提到，火炬的火是从里面烧出来的，一般的复合材料都不能在火里烧，上海一家企业研发了一种耐火的树脂，经过反复的测试分析和工艺调整，达到了既能够耐温又能够耐火的要求，最终实现了火炬外壳在高于800℃的氢气燃料环境中的正常使用，破解了火炬外壳在1000℃高温制备过程中起泡、开裂等难题。

碳纤维：碳纤维是一种高强度、高模量的高性能纤维材料，含碳量90%以上。作为一种性能优异的战略性新材料，纤维密度不到钢的1/4、强度却是钢的7-9倍，现被广泛应用于航空航天、新能源、交通运输、体育休闲等领域。

2.速滑竞赛服
短道速滑作为冬奥会上的正式项目，一直备受注目，速滑竞赛服也处处体现着科技含量。速滑竞赛服会在大腿的部位选择一种比普通纤维弹性强数十倍的橡胶材料，可以最大程度减少体力消耗；在右胯部的位置会采用一种合成纤维，可以有效减少摩擦力；为了减少空气阻力，速滑竞赛服的手脚处使用了蜂窝样式的聚氨酯材料，以求最大限度提高运动员的成绩。

聚氨酯：聚氨酯是指基础化工品异氰酸酯和多元醇缩聚合成的高分子树脂，已经成为生活中不可或缺的重要材料。聚氨酯材料的产业链较长，上游的原料是异氰酸酯和多元醇，其中异氰酸酯主要为MDI、TDI以及PAPI，多元醇可分为聚醚多元醇和聚酯多元醇。中游为塑料、弹性体、胶粘剂、涂料、纤维等树脂初级制品，而后这些初级制品可以进一步加工利用到鞋底工业、建筑工业、家具工业、家电工业等生活中的方方面面，具体应用形态包括墙体保温材料（硬泡）、沙发等的填充物（软泡）、氨纶（化纤）、塑胶跑道（弹性体）、粘合剂、涂料等，这些构筑了聚氨酯产业链的终端下游。

相关行业分析显示，目前聚氨酯行业呈现上游寡头垄断、下游结构分化的总体趋势。上游原材料的生产，特别是异氰酸酯的生产，具备较高的技术壁垒和资金壁垒，产业集中度较高；下游行业发展结构性分化，C.A.S.E.类产品（包括涂料、密封剂、胶粘剂和弹性体）及氨纶消费量一直保持稳定增长，但泡沫塑料、浆料、鞋底原液类产品进入相对瓶颈期。

我国聚氨酯的产销量一直处于持续增长的状态，2019年我国聚氨酯产量达1366万吨，占全球总产量比重为45%左右，聚氨酯产品消费量达1185万吨。2020年尽管受到疫情的影响，万华化学仍然拥有100.4亿元的净利润，并在2021年一季度就完成了65.7亿净利润，和2020年第一季度同比增长接近300%。可以看出聚氨酯行业内，头部效应非常严重，由于资金、技术等壁垒提高了行业的入场门槛，新兴企业入场变得极为困难。

3.滑雪头盔
滑雪是一项极具观赏性的运动，运动员要在高耸的雪山陡坡上完成快速滑降和回转动作，这是速度与技巧的碰撞，力量与勇气的结合。运动员在滑雪时，头部会出现大量的热量，需要佩戴兼顾透气和保暖的头盔。北京冬奥会上的滑雪头盔外壳材质主要是PC聚碳酸酯和ABS，内壳一般为高密度发泡材料，能够在头部受到撞击后起到最佳的缓冲作用。

聚碳酸酯：聚碳酸酯是一类高分子量化合物热塑性材料，具有优异的光学性能、抗冲击性能、 隔热性、轻质性、阻燃性、隔音性、耐蠕变性能、耐疲劳性、尺寸稳定性及电性能等。聚碳酸酯（PC）广泛用于汽车和航空透明材料、电子电器、医疗器械、光盘等领域。随着生产工艺的不断改进，正逐渐应用到航空航天、光学元件、光电信息等领域。

ABS工程塑料：ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）是一种常用的热塑性工程塑料，是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3种单体的三元共聚物，3种单体相对含量可以任意变化，制成各种树脂。ABS综合性能良好、价格便宜、用途广泛，被广泛用于电子电器、仪器仪表、汽车制造、办公机械和日用制品等领域。

从上游来看，过去的几年间，我国丙烯腈、丁二烯、苯乙烯产量整体呈增长的态势，国内市场仍处于供不应求的状态，进口量均较大。2020年丙烯腈、丁二烯、苯乙烯产量分别为214万吨、325.8万吨、858.8万吨。从中游来看，受疫情的影响，厂家纷纷降负荷生产；但随着疫情逐步得到控制，ABS产销量逐步恢复正常水平。

4.可降解餐具
今年北京冬奥会上使用丰原生物提供的以聚乳酸作为原料生产的生物可降解餐具，到开幕前夕，丰原生物总计为北京冬奥会生产3000万件（套）可降解餐具，包括一次性餐具和注塑类餐具，如一次性刀、叉、勺、餐盒，以及注塑类托盘、筷子、吸管等29种产品。

聚乳酸是可完全生物降解的生物基新材料代表，是目前性价比较高的生物可降解环保高分子材料，与传统的石油基材料相比，每吨聚乳酸可减排约3吨二氧化碳。相比于普通塑料采用焚烧处理而造成大量温室气体排入空气中，聚乳酸从原材料到聚合物生产过程的碳排放是通用塑料聚乙烯的1/3左右。丰原生物生产的聚乳酸是用农林废弃物秸秆、玉米、木薯等可再生植物资源为原材料制成的，10万吨/年聚乳酸和2万吨/年聚乳酸制品生产线正开足马力，全力保障北京冬奥会可降解餐具的充足供应。

可降解塑料：我国可降解塑料产业链大多分布在广东、山东、江苏等地，PLA、PBAT是目前产能产量较为稳定的可降解材料，也是未来主要的发展方向。国内金发科技、金丹科技、彤程新材、万华化学、蓝山屯河等代表性企业站在市场风口，近年来发展势头旺盛。

由于生物可降解材料的性能原因，其替代的范围也主要集中在一次性用品领域，也即禁塑令管控最严的几个塑料制品类，下游消费主要以一次性包装，包括外卖包装、快递包装袋、一次性餐具以及农用地膜为主。然而，行业内人士在讨论可降解塑料时，常常遇到巨大的争议和一些无法解决的问题。一方面是价格问题，另一方面，可降解塑料需要细致的分类收集和特定的工业堆肥环境下降解，且如果想要加快降解速度还需要加入不同的添加剂。

5.rPET纤维工作服
“可持续”已经成为2022年北京冬奥会的关键词之一。在今年冬奥会和冬残奥会上，可口可乐中国为所有场馆内的清废团队都提供了温暖包——一套采用了rPET材质（饮料瓶再生材质）的工作服套装，这也是可口可乐公司在可持续包装领域的又一次创新实践，旨在更好地提升公众对于循环再生理念的认知。正如外套上这句“我是用28个饮料瓶做的”的小小标语所示，整套工作服是由28个饮料瓶循环回收再利用制成，还藏着“回收我”、“回头见”、“回来了”等关于循环再生的生动图标，同时具有良好的防水防污效果。冬奥会场馆清废团队的外套设计，借鉴了户外冲锋衣的可拆卸功能，搭配了可拆卸的防寒外套和裤装，满足了极大温差下的作业需求。整套工作服的设计和最终呈现场景将“回”字元素融入其中，极大体现了回收再生利用的理念。

rPET：rPET即回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯，是一种以PET塑料瓶为原料，经过加工而成的环保材料，多用于服装、纺织、汽车、消费品等领域。近年来，随着环保监管日益严格和居民对回收再利用意识的增强，rPET市场规模逐渐扩大。根据新思界产业研究中心发布的《2021-2026年rPET行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示，2020年，全球rPET市场规模达到90亿美元左右。在全球环保政策趋严的背景下，rPET市场发展潜力巨大，预计未来十年，全球rPET市场将保持以6.8%的年均复合增长率增长。

从国内市场来看，我国是塑料制品生产和消费大国，废旧塑料回收规模庞大，2020年，我国废塑料回收量约为1.6千万吨，其中废PET塑料回收量超过0.4千万吨。我国rPET主要用于生产涤纶纤维，消费占比达到8成以上，国内rPET相关企业有国龙塑料、镇江塞维尔、天津赢创、华菲高分子等。目前国内法规还没有放开rPRT用于食品接触材料，整体规模对市场影响有限。艾伦麦克阿瑟基金会再生塑料项目负责人王韧认为，国内消费者对回收后再利用的食品包装的关注点和欧美消费者不尽相同，即便rPET被允许用于饮料瓶，消费者的态度对后期市场走势也将产生影响。

6.塑料纪念钞
第24届冬季奥林匹克运动会纪念钞包括面额20元的塑料钞和纸钞各1张。其中，冰上运动项目纪念钞为塑料钞，雪上运动项目纪念钞为纸钞，每张票面长为145毫米，宽为70毫米。

资料显示，塑料钞票的材质是一种技术含量非常高的高分子聚合物，质地接近于钞票纸，并且无纤维、无空隙、防静电、防油污、防复印，加工难度非常大。塑料钞票生产过程中主要有4大工序，也即塑料基材（一般是通过双向拉伸聚丙烯BOPP塑料膜作为钞票基材）、涂布（为了便于将油墨印上去需要将塑料基材处理成纸一样）、印刷和防伪处理。在防伪技术上，纪念钞采用动感全息宽条，透明视窗、光彩光变图案和雕刻凹印等技术，极具美观的同时也保证了纪念钞本身的安全性。

由特制塑料薄膜制作的钞票可以使其流通时间增长且不至于撕裂或破损，而且可以使钞票难以复制。也就是说，它比纸钞耐用，使用寿命至少是纸钞的2~3倍。从世界范围来看，全球已有30多个国家和地区发行了塑料钞票，澳大利亚、新加坡等至少7个国家的流通货币已经全部由纸币更换为塑料钞票。中国人民银行曾于2000年发行了“迎接新世纪”100元塑料纪念钞一套，简称“龙钞”。这是我国发行的第一套塑料钞票。

7.复兴号智能动车组
除了上文提到的可降解餐具，可降解材料还应用到了为北京冬奥会量身定制的冬奥列车上。北京冬奥列车于1月6日正式在京张高铁上线运行，鹰隼式车头伴着冰蓝车身上片片晶莹剔透的雪花，飘舞的白色飘带若隐若现。“瑞雪迎春”新型奥运版复兴号智能动车组为京张高铁添上了一抹靓丽的冰蓝色，处处体现着韵律与动感。

奥运版复兴号的内装全部采用了环保可降解材料，可降解率能够达到50%以上，可回收率达到75%以上；石墨烯的空气净化装置和灰水再利用系统打造车内绿色低碳空间。不仅如此，全车采用轻量化设计，与上一代车型相比车的重量减轻了20吨左右，仿生学车头方案实现了运行阻力减小7.9%，综合耗能也降低10%以上。

北京冬奥会正在紧张刺激地进行中，冬奥赛场上每天都上演着不一样的精彩和惊喜。在此祝福所有的运动健儿们继续努力，勇创佳绩！