Pagrindinės TPU ateities plėtros kryptys

TPU yra poliuretano termoplastinis elastomeras, kuris yra daugiafazis blokinis kopolimeras, sudarytas iš diizocianatų, poliolių ir grandinės ilgintuvų. Kaip didelio našumo elastomeras, TPU turi platų produktų krypčių asortimentą ir yra plačiai naudojamas kasdieniams poreikiams, sporto įrangai, žaislams, dekoratyvinėms medžiagoms ir kitose srityse, tokiose kaip batų medžiagos, žarnos, kabeliai, medicinos prietaisai ir kt.

Šiuo metu pagrindiniai TPU žaliavų gamintojai yra BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua naujos medžiagosir pan. Dėl vietinių įmonių išdėstymo ir pajėgumų plėtros TPU pramonė šiuo metu yra labai konkurencinga. Tačiau aukščiausios klasės taikymo srityje jis vis dar priklauso nuo importo, kuris taip pat yra sritis, kurioje Kinija turi pasiekti proveržių. Pakalbėkime apie ateities TPU produktų rinkos perspektyvas.

1. Superkritinis putojantis E-TPU

2012 m. Adidas ir BASF kartu sukūrė bėgimo batų prekės ženklą EnergyBoost, kuriame kaip tarppado medžiaga naudojamas putplastis TPU (prekinis pavadinimas infinergy). Kadangi kaip substratas naudojamas polieteris TPU, kurio kietumas Shore A yra 80–85, palyginti su EVA tarppadžiais, putplasčio TPU tarppadžiai gali išlaikyti gerą elastingumą ir minkštumą žemesnėje nei 0 ℃ aplinkoje, o tai pagerina dėvėjimo komfortą ir yra plačiai pripažinta rinka.
2. Pluoštu sustiprinta modifikuota TPU kompozicinė medžiaga

TPU atsparumas smūgiams yra geras, tačiau kai kuriais atvejais reikalingas didelis elastingumo modulis ir labai kietos medžiagos. Stiklo pluošto sutvirtinimo modifikavimas yra dažniausiai naudojamas būdas padidinti medžiagų tamprumo modulį. Modifikuojant galima gauti termoplastines kompozitines medžiagas, turinčias daug privalumų, tokių kaip didelis elastingumo modulis, gera izoliacija, stiprus atsparumas karščiui, geras elastingumo atsigavimas, geras atsparumas korozijai, atsparumas smūgiams, mažas plėtimosi koeficientas ir matmenų stabilumas.

BASF savo patente pristatė didelio modulio stiklo pluoštu sustiprinto TPU paruošimo technologiją, naudojant trumpus stiklo pluoštus. TPU, kurio Shore D kietumas yra 83, buvo susintetintas sumaišant politetrafluoretilenglikolį (PTMEG, Mn = 1000), MDI ir 1,4-butandiolį (BDO) su 1,3-propandioliu kaip žaliava. Šis TPU buvo sujungtas su stiklo pluoštu, kurio masės santykis yra 52:48, kad būtų gauta kompozicinė medžiaga, kurios tamprumo modulis yra 18, 3 GPa ir tempiamasis stipris 244 MPa.

Be stiklo pluošto, taip pat yra pranešimų apie gaminius, kuriuose naudojamas anglies pluošto sudėtinis TPU, pvz., Covestro Maezio anglies pluošto/TPU kompozicinė plokštė, kurios tamprumo modulis yra iki 100 GPa ir mažesnis nei metalų tankis.
3. Be halogenų antipirenas TPU

TPU pasižymi dideliu stiprumu, dideliu kietumu, puikiu atsparumu dilimui ir kitomis savybėmis, todėl tai labai tinkama laidų ir kabelių apvalkalo medžiaga. Tačiau tokiose srityse, kaip įkrovimo stotelės, reikalingas didesnis antipirenas. Paprastai yra du būdai, kaip pagerinti TPU antipireną. Vienas iš jų yra reaktyvioji antipireno modifikacija, apimanti antipirenų medžiagų, pvz., poliolių ar izocianatų, turinčių fosforo, azoto ir kitų elementų, įvedimą į TPU sintezę cheminiu ryšiu; Antrasis yra priedinis antipireno modifikavimas, kuris apima TPU kaip pagrindo naudojimą ir antipirenų pridėjimą lydalo maišymui.

Reaktyvioji modifikacija gali pakeisti TPU struktūrą, tačiau kai priedo antipireno kiekis yra didelis, TPU stiprumas mažėja, apdorojimo efektyvumas pablogėja, o pridėjus nedidelio kiekio negalima pasiekti reikiamo antipireno lygio. Šiuo metu nėra parduodamo didelio antipireno gaminio, kuris tikrai atitiktų įkrovimo stotelių pritaikymą.

Buvęs „Bayer MaterialScience“ (dabar „Kostron“) kartą patente pristatė organinio fosforo turintį poliolį (IHPO), kurio pagrindą sudaro fosfino oksidas. Polieterio TPU, susintetintas iš IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI ir BDO, pasižymi puikiomis antipireninėmis ir mechaninėmis savybėmis. Ekstruzijos procesas yra lygus, o gaminio paviršius yra lygus.

Šiuo metu dažniausiai naudojamas techninis būdas behalogenų antipirenams gaminti TPU be halogenų. Paprastai sumaišomi antipirenai fosforo, azoto, silicio, boro pagrindu arba metalų hidroksidai naudojami kaip antipirenai. Dėl būdingo TPU degumo, kad degimo metu susidarytų stabilus antipireno sluoksnis, dažnai reikia daugiau nei 30 % antipireno užpildo. Tačiau kai pridedamas antipireno kiekis yra didelis, antipirenas TPU substrate pasiskirsto netolygiai, o antipireno TPU mechaninės savybės nėra idealios, o tai taip pat riboja jo naudojimą ir skatinimą tokiose srityse kaip žarnos, plėvelės. , ir kabeliai.

BASF patente pristatoma antipireno TPU technologija, kuri sumaišo melamino polifosfatą ir fosforo turintį fosfino rūgšties darinį kaip antipireną su TPU, kurio vidutinė molekulinė masė didesnė nei 150 kDa. Nustatyta, kad antipireno savybės žymiai pagerėjo, o kartu buvo pasiektas didelis atsparumas tempimui.

Siekiant dar labiau padidinti medžiagos atsparumą tempimui, BASF patentas pristato pagrindinį kryžminimo agento mišinio, kurio sudėtyje yra izocianatų, paruošimo metodą. Pridėjus 2% šio tipo pagrindinio mišinio į kompoziciją, kuri atitinka UL94V-0 antipireno reikalavimus, medžiagos atsparumas tempimui gali padidėti nuo 35 MPa iki 40 MPa, išlaikant V-0 antipireno savybes.

Siekiant pagerinti antipireno TPU atsparumą karščiui senėjimui, patentuotasLinghua naujų medžiagų įmonėtaip pat pristatomas paviršiumi padengtų metalų hidroksidų, kaip antipirenų, naudojimo būdas. Siekiant pagerinti antipireno TPU atsparumą hidrolizei,Linghua naujų medžiagų įmonėįvedė metalo karbonatą, pridedant melamino antipireno kitoje patento paraiškoje.

4. TPU automobilių dažų apsauginei plėvelei

Automobilių dažų apsauginė plėvelė – tai apsauginė plėvelė, kuri po montavimo izoliuoja dažų paviršių nuo oro, apsaugo nuo rūgštinio lietaus, oksidacijos, įbrėžimų, suteikia ilgalaikę dažų paviršiaus apsaugą. Pagrindinė jo funkcija – apsaugoti automobilio dažų paviršių po montavimo. Apsauginė dažų plėvelė paprastai susideda iš trijų sluoksnių, kurių paviršius padengtas savaime gijančia danga, viduryje – polimerinė plėvelė, o apatiniame sluoksnyje – akriliniai slėgiui jautrūs klijai. TPU yra viena iš pagrindinių medžiagų tarpinėms polimerinėms plėvelėms ruošti.

Dažų apsauginėje plėvelėje naudojamiems TPU eksploatacinių savybių reikalavimai yra tokie: atsparumas įbrėžimams, didelis skaidrumas (šviesos pralaidumas > 95 %), lankstumas žemoje temperatūroje, atsparumas aukštai temperatūrai, tempiamasis stipris > 50 MPa, pailgėjimas > 400 % ir Shore A. kietumo diapazonas 87-93; Svarbiausias rodiklis yra atsparumas oro sąlygoms, įskaitant atsparumą UV senėjimui, terminiam oksidaciniam skilimui ir hidrolizei.

Šiuo metu brandūs produktai yra alifatinis TPU, pagamintas iš dicikloheksildiizocianato (H12MDI) ir polikaprolaktono diolio kaip žaliavos. Įprastas aromatinis TPU po vienos UV spinduliuotės dienos akivaizdžiai pagelsta, o alifatinis TPU, naudojamas automobilių apvyniojimo plėvelei, gali išlaikyti geltonumo koeficientą be reikšmingų pokyčių tomis pačiomis sąlygomis.
Poli (ε – caprolactone) TPU pasižymi labiau subalansuotomis savybėmis, palyginti su polieterio ir poliesterio TPU. Viena vertus, jis gali turėti puikų įprasto poliesterio TPU atsparumą plyšimui, kita vertus, jis taip pat demonstruoja išskirtinę mažą suspaudimo nuolatinę deformaciją ir aukštą polieterio TPU atšokimo našumą, todėl yra plačiai naudojamas rinkoje.

Dėl skirtingų gaminio ekonomiškumo reikalavimų po rinkos segmentavimo, tobulėjant paviršiaus dengimo technologijai ir klijų formulės reguliavimo galimybėms, taip pat yra tikimybė, kad polieteris arba paprastas poliesteris H12MDI alifatinis TPU ateityje bus padengtas dažų apsauginėmis plėvelėmis.

5. Biologinis TPU

Įprastas biologinio pagrindo TPU paruošimo būdas yra biologinių monomerų arba tarpinių produktų įvedimas polimerizacijos proceso metu, pvz., biologinių izocianatų (tokių kaip MDI, PDI), biologinių poliolių ir kt. Tarp jų biologinio pagrindo izocianatai yra gana reti. rinkoje, o biologinės kilmės polioliai yra labiau paplitę.

Kalbant apie biologinius izocianatus, jau 2000 metais BASF, Covestro ir kiti daug pastangų investavo į PDI tyrimus, o pirmoji PDI produktų partija į rinką buvo išleista 2015-2016 m. „Wanhua Chemical“ sukūrė 100 % biologinio pagrindo TPU produktus, naudodama biologinio pagrindo PDI, pagamintą iš kukurūzų viryklės.

Kalbant apie biologinius poliolius, tai apima biologinį politetrafluoretileną (PTMEG), biologinį 1,4-butandiolį (BDO), biologinį 1,3-propandiolį (SKVN), biologinius poliesterio poliolius, biologinius polieterio poliolius ir kt.

Šiuo metu keli TPU gamintojai išleido biologinį TPU, kurio našumas yra panašus į tradicinį naftos chemijos pagrindu pagamintą TPU. Pagrindinis skirtumas tarp šių biologinių TPU yra biologinio turinio lygis, paprastai svyruojantis nuo 30 % iki 40 %, kai kurie netgi pasiekia aukštesnį lygį. Palyginti su tradiciniu naftos chemijos pagrindu pagamintu TPU, biologinis TPU turi pranašumų, tokių kaip anglies dvideginio išmetimo mažinimas, tvarus žaliavų regeneravimas, ekologiška gamyba ir išteklių tausojimas. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical irLinghua naujos medžiagospristatė savo biologinius TPU prekės ženklus, o anglies dioksido mažinimas ir tvarumas taip pat yra pagrindinės TPU plėtros kryptys ateityje.