TPU е полиуретански термопластичен еластомер, кој е повеќефазен блок кополимер составен од диизоцијанати, полиоли и продолжувачи на синџири. Како високо-перформансен еластомер, TPU има широк спектар на насоки на производство и е широко користен во секојдневните потреби, спортска опрема, играчки, декоративни материјали и други области, како што се материјали за обувки, црева, кабли, медицински помагала итн.
Во моментов, главните производители на суровини од TPU вклучуваат BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Лингхуа нови материјалии така натаму. Со распоредот и проширувањето на капацитетите на домашните претпријатија, индустријата за TPU во моментов е многу конкурентна. Сепак, во областа на апликации од висока класа, таа сè уште се потпира на увоз, што е исто така област во која Кина треба да постигне пробив. Ајде да зборуваме за идните пазарни перспективи на TPU производите.
1. Суперкритичен пенлив E-TPU
Во 2012 година, Adidas и BASF заеднички го развија брендот за патики за трчање EnergyBoost, кој користи пенаст TPU (трговско име infinergy) како материјал за средниот ѓон. Поради употребата на полиетерски TPU со тврдост Shore A од 80-85 како подлога, во споредба со средните ѓонови од EVA, средните ѓонови од пенаст TPU сè уште можат да одржат добра еластичност и мекост во средини под 0 ℃, што ја подобрува удобноста при носење и е широко признат на пазарот.
2. Модифициран TPU композитен материјал зајакнат со влакна
TPU има добра отпорност на удар, но во некои апликации е потребен висок модул на еластичност и многу тврди материјали. Модификацијата на засилување со стаклени влакна е најчесто користена техника за зголемување на модулот на еластичност на материјалите. Преку модификација, може да се добијат термопластични композитни материјали со многу предности како што се висок модул на еластичност, добра изолација, силна отпорност на топлина, добри перформанси на еластично обновување, добра отпорност на корозија, отпорност на удар, низок коефициент на експанзија и димензионална стабилност.
BASF во својот патент воведе технологија за подготовка на TPU зајакнат со фиберглас со висок модул, користејќи кратки стаклени влакна. TPU со тврдост Shore D од 83 е синтетизиран со мешање на политетрафлуороетилен гликол (PTMEG, Mn=1000), MDI и 1,4-бутандиол (BDO) со 1,3-пропанедиол како суровини. Овој TPU е соединет со стаклени влакна во масен сооднос од 52:48 за да се добие композитен материјал со модул на еластичност од 18,3 GPa и цврстина на истегнување од 244 MPa.
Покрај стаклените влакна, постојат и извештаи за производи што користат композитен TPU од јаглеродни влакна, како што е композитната плоча Maezio од јаглеродни влакна/TPU на Covestro, која има модул на еластичност до 100GPa и помала густина од металите.
3. Безхалоген пламен отпорен на халогени TPU
TPU има висока цврстина, висока цврстина, одлична отпорност на абење и други својства, што го прави многу погоден материјал за обвивка за жици и кабли. Но, во области на примена како што се станиците за полнење, потребна е поголема отпорност на пламен. Генерално, постојат два начина за подобрување на перформансите на TPU како отпорен на пламен. Едниот е реактивна модификација со отпорен на пламен, што вклучува воведување на материјали што го забавуваат пламенот како што се полиоли или изоцијанати што содржат фосфор, азот и други елементи во синтезата на TPU преку хемиско врзување; Вториот е адитивна модификација со отпорен на пламен, што вклучува користење на TPU како подлога и додавање на средства што го забавуваат пламенот за мешање на топењето.
Реактивната модификација може да ја промени структурата на TPU, но кога количината на адитив за забавување на пламенот е голема, јачината на TPU се намалува, перформансите на обработката се влошуваат и додавањето мала количина не може да го постигне потребното ниво на забавување на пламенот. Во моментов, не постои комерцијално достапен производ со висока отпорност на пламенот што навистина може да ги задоволи потребите на станиците за полнење.
Поранешната „Баер МатеријалСајанс“ (сега Кострон) еднаш воведе органски полиол (IHPO) што содржи фосфор, базиран на фосфин оксид, во патент. Полиетерот TPU синтетизиран од IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI и BDO покажува одлична отпорност на пламен и механички својства. Процесот на екструдирање е мазен, а површината на производот е мазна.
Додавањето на средства за забавување на пламенот без халогени е моментално најчесто користениот технички пат за подготовка на TPU за забавување на пламенот без халогени. Општо земено, средствата за забавување на пламенот базирани на фосфор, азот, силициум, бор се мешаат или се користат метални хидроксиди како средства за забавување на пламенот. Поради вродената запаливост на TPU, често е потребна количина на полнење со средство за забавување на пламенот од повеќе од 30% за да се формира стабилен слој за забавување на пламенот за време на согорувањето. Меѓутоа, кога количината на додаден средство за забавување на пламенот е голема, средството за забавување на пламенот е нерамномерно дисперзирано во подлогата на TPU, а механичките својства на средството за забавување на пламенот TPU не се идеални, што исто така ја ограничува неговата примена и промоција во области како што се црева, филмови и кабли.
Патентот на BASF воведува технологија за TPU отпорна на пламен, која ги меша меламин полифосфатот и дериват на фосфинска киселина што содржи фосфор како средства за забавување на пламенот со TPU со просечна молекуларна тежина поголема од 150 kDa. Утврдено е дека перформансите на отпорноста на пламенот се значително подобрени, а воедно се постигнува и висока затегнувачка цврстина.
За понатамошно подобрување на затегнувачката цврстина на материјалот, патентот на BASF воведува метод за подготовка на мастербеч од средство за вкрстено поврзување што содржи изоцијанати. Додавањето на 2% од овој тип на мастербеч во состав што ги исполнува барањата за UL94V-0 за пламен-ретардант може да ја зголеми затегнувачката цврстина на материјалот од 35MPa на 40MPa, а воедно да ги одржи перформансите на пламен-ретардантност V-0.
За подобрување на отпорноста на термичко стареење на пламен-отпорниот TPU, патентот наКомпанија за нови материјали „Лингхуа“исто така воведува метод за користење на метални хидроксиди обложени со површина како средства за забавување на пламенот. Со цел да се подобри отпорноста на хидролиза на пламен-забавувачот на TPU,Компанија за нови материјали „Лингхуа“воведе метален карбонат врз основа на додавање меламин како средство за забавување на пламенот во друга патентна пријава.
4. TPU за заштитна фолија за автомобилска боја
Заштитната фолија за боја на автомобилот е заштитна фолија што ја изолира површината на бојата од воздухот по поставувањето, спречува кисели дождови, оксидација, гребнатини и обезбедува долготрајна заштита на површината на бојата. Нејзината главна функција е да ја заштити површината на бојата на автомобилот по поставувањето. Заштитната фолија за боја генерално се состои од три слоја, со самолекувачки слој на површината, полимерна фолија во средината и акрилно лепило чувствително на притисок на долниот слој. TPU е еден од главните материјали за подготовка на средни полимерни филмови.
Барањата за перформанси за TPU што се користи во заштитната фолија за боја се следниве: отпорност на гребење, висока транспарентност (пропустливост на светлина >95%), флексибилност на ниски температури, отпорност на високи температури, цврстина на истегнување >50MPa, издолжување >400% и опсег на тврдост Shore A од 87-93; Најважните перформанси се отпорноста на временски услови, што вклучува отпорност на UV стареење, термичка оксидативна деградација и хидролиза.
Моментално зрелите производи се алифатичен TPU подготвен од дициклохексил диизоцијанат (H12MDI) и поликапролактон диол како суровини. Обичниот ароматичен TPU видливо пожолтува по еден ден УВ зрачење, додека алифатичниот TPU што се користи за фолија за завиткување на автомобили може да го задржи својот коефициент на пожолтување без значителни промени под истите услови.
Поли (ε-капролактон) TPU има побалансирани перформанси во споредба со полиетерски и полиестерски TPU. Од една страна, може да покаже одлична отпорност на кинење од обичниот полиестерски TPU, додека од друга страна, исто така, покажува извонредна ниска компресија, трајна деформација и високи перформанси на отскокнување од полиетерски TPU, со што е широко користен на пазарот.
Поради различните барања за економичност на производот по сегментацијата на пазарот, со подобрувањето на технологијата за површинско обложување и можноста за прилагодување на формулата на лепилото, постои и можност полиетер или обичен полиестерски H12MDI алифатичен TPU да се примени на заштитни фолии за боја во иднина.
5. Биобазиран TPU
Вообичаен метод за подготовка на био-базирани TPU е да се воведат био-базирани мономери или меѓупроизводи за време на процесот на полимеризација, како што се био-базирани изоцијанати (како што се MDI, PDI), био-базирани полиоли итн. Меѓу нив, био-базираните изоцијанати се релативно ретки на пазарот, додека био-базираните полиоли се почести.
Во однос на био-базираните изоцијанати, уште во 2000 година, BASF, Covestro и други вложија многу труд во истражување на PDI, а првата серија на PDI производи беше пуштена на пазарот во 2015-2016 година. Wanhua Chemical разви 100% био-базирани TPU производи користејќи био-базирани PDI направен од пченкарен сос.
Што се однесува до биолошките полиоли, тие вклучуваат биолошки политетрафлуороетилен (PTMEG), биолошки 1,4-бутандиол (BDO), биолошки 1,3-пропандиол (PDO), биолошки полиестерски полиоли, биолошки полиетерски полиоли итн.
Во моментов, повеќе производители на TPU имаат лансирано био-базирани TPU, чии перформанси се споредливи со традиционалните TPU базирани на петрохемикалии. Главната разлика помеѓу овие био-базирани TPU е во нивото на био-базирана содржина, генерално се движи од 30% до 40%, а некои дури достигнуваат и повисоки нивоа. Во споредба со традиционалните TPU базирани на петрохемикалии, био-базираните TPU имаат предности како што се намалување на емисиите на јаглерод, одржлива регенерација на суровини, зелено производство и зачувување на ресурсите. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical иЛингхуа нови материјалиги лансираа своите брендови на TPU базирани на био-модели, а намалувањето на јаглеродот и одржливоста се исто така клучни насоки за развој на TPU во иднина.
Време на објавување: 09.08.2024