Pagrindinės TPU ateities plėtros kryptys

TPU yra poliuretano termoplastinis elastomeras – daugiafazis blokinis kopolimeras, sudarytas iš diizocianatų, poliolių ir grandinės ilgintuvų. Kaip aukštos kokybės elastomeras, TPU turi platų tolesnių produktų krypčių spektrą ir yra plačiai naudojamas kasdienių reikmenų, sporto įrangos, žaislų, dekoratyvinių medžiagų 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 taip toliau. Plečiantis vietinių įmonių išdėstymui ir pajėgumams, TPU pramonė šiuo metu yra labai konkurencinga. Tačiau aukščiausios klasės pritaikymo srityje ji vis dar priklauso nuo importo, o tai taip pat yra sritis, kurioje Kinijai reikia pasiekti proveržio. Pakalbėkime apie būsimas TPU gaminių rinkos perspektyvas.

1. Superkritinis putojantis E-TPU

2012 m. „Adidas“ ir „BASF“ kartu sukūrė bėgimo batelių prekės ženklą „EnergyBoost“, kuriame kaip vidpadžio medžiaga naudojamas putplasčio TPU (prekinis pavadinimas „infinergy“). Dėl polieterio TPU, kurio kietumas pagal Šorą yra 80–85, kaip pagrindo, putplasčio TPU vidpadžiai, palyginti su EVA vidpadžiais, vis tiek išlaiko gerą elastingumą ir minkštumą žemesnėje nei 0 ℃ aplinkoje, o tai pagerina dėvėjimo komfortą ir yra plačiai pripažinta rinkoje.
2. Pluoštu sustiprinta modifikuota TPU kompozicinė medžiaga

TPU pasižymi geru atsparumu smūgiams, tačiau kai kuriais atvejais reikalingas didelis tamprumo modulis ir labai kietos medžiagos. Stiklo pluošto armatūros modifikavimas yra dažniausiai naudojama technika medžiagų tamprumo moduliui padidinti. Modifikavimo būdu galima gauti termoplastines kompozicines medžiagas, turinčias daug privalumų, tokių kaip didelis tamprumo modulis, gera izoliacija, stiprus atsparumas karščiui, geros elastingumo atsigavimo savybės, geras atsparumas korozijai, atsparumas smūgiams, mažas plėtimosi koeficientas ir matmenų stabilumas.

Savo patente BASF pristatė technologiją, skirtą didelio modulio stiklo pluoštu armuoto TPU gamybai naudojant trumpus stiklo pluoštus. TPU, kurio Shore D kietumas yra 83, buvo susintetintas sumaišius politetrafluoretilenglikolį (PTMEG, Mn = 1000), MDI ir 1,4-butandiolį (BDO) su 1,3-propandioliu kaip žaliavomis. Šis TPU buvo sumaišytas su stiklo pluoštu masės santykiu 52:48, kad būtų gauta kompozicinė medžiaga, kurios tamprumo modulis yra 18,3 GPa, o tempiamasis stipris – 244 MPa.

Be stiklo pluošto, taip pat yra pranešimų apie gaminius, kuriuose naudojamas anglies pluošto kompozicinis TPU, pavyzdžiui, „Covestro“ „Maezio“ anglies pluošto / TPU kompozicinė plokštė, kurios tamprumo modulis siekia iki 100 GPa, o tankis mažesnis nei metalų.
3. Halogenų neturintis, liepsną slopinantis TPU

TPU pasižymi dideliu stiprumu, tvirtumu, puikiu atsparumu dilimui ir kitomis savybėmis, todėl yra labai tinkama laidų ir kabelių apvalkalo medžiaga. Tačiau tokiose srityse kaip įkrovimo stotelės reikalingas didesnis atsparumas liepsnai. Yra du būdai, kaip pagerinti TPU liepsną slopinančias savybes. Pirmasis yra reaktyvusis liepsną slopinantis modifikavimas, kai į TPU sintezę cheminiu rišimu įvedamos liepsną slopinančios medžiagos, tokios kaip polioliai arba izocianatai, kurių sudėtyje yra fosforo, azoto ir kitų elementų; antrasis yra adityvusis liepsną slopinantis modifikavimas, kai TPU naudojamas kaip substratas ir pridedama liepsną slopinančių medžiagų lydalo maišymui.

Reaktyvusis modifikavimas gali pakeisti TPU struktūrą, tačiau kai priedų antipirenų kiekis yra didelis, TPU stiprumas mažėja, apdorojimo našumas blogėja, o pridėjus nedidelį kiekį, negalima pasiekti reikiamo antipirenų lygio. Šiuo metu nėra komerciškai prieinamo produkto, turinčio didelį antipirenų kiekį, kuris iš tikrųjų atitiktų įkrovimo stočių reikalavimus.

Buvusi „Bayer MaterialScience“ (dabar „Kostron“) savo patente pristatė organinį fosforą turintį poliolį (IHPO), pagamintą fosfino oksido pagrindu. Iš IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI ir BDO susintetintas polieterio TPU pasižymi puikiu atsparumu liepsnai ir mechaninėmis savybėmis. Ekstruzijos procesas yra sklandus, o produkto paviršius lygus.

Šiuo metu dažniausiai naudojamas behalogenis antipirenų gamybos būdas behalogeniam antipirenui TPU gaminti yra behalogenis antipirenų pridėjimas. Paprastai kaip antipirenai naudojami fosforo, azoto, silicio ir boro pagrindu pagaminti antipirenai arba metalų hidroksidai. Dėl būdingo TPU degumo, norint susidaryti stabiliam antipirenų sluoksniui degimo metu, dažnai reikia daugiau nei 30 % antipirenų. Tačiau, kai pridedama daug antipirenų, antipirenai netolygiai pasiskirsto TPU substrate, o antipirenų TPU mechaninės savybės nėra idealios, o tai taip pat riboja jo pritaikymą ir reklamą tokiose srityse kaip žarnos, plėvelės ir kabeliai.

BASF patente pristatoma ugniai atspari TPU technologija, kurioje sumaišomas melamino polifosfatas ir fosforo turintis fosfino rūgšties darinys kaip ugniai atsparios medžiagos su TPU, kurio vidutinė molekulinė masė yra didesnė nei 150 kDa. Nustatyta, kad ugniai atsparios savybės žymiai pagerėjo, tuo pačiu pasiekiant didelį tempiamąjį stiprumą.

Siekiant dar labiau padidinti medžiagos tempiamąjį stiprumą, BASF patente pristatomas izocianatų turinčio skersinio sujungimo pagrindinio mišinio paruošimo metodas. Į sudėtį, atitinkančią UL94V-0 antipirenų reikalavimus, įpylus 2 % šio tipo pagrindinio mišinio, medžiagos tempiamasis stiprumas gali padidėti nuo 35 MPa iki 40 MPa, išlaikant V-0 antipirenų savybes.

Siekiant pagerinti ugniai atsparaus TPU atsparumą karščiui senėjimui, patentas„Linghua“ naujų medžiagų įmonėtaip pat pristatomas paviršiumi dengtų metalų hidroksidų, kaip antipirenų, naudojimo metodas. Siekiant pagerinti antipireno TPU atsparumą hidrolizei,„Linghua“ naujų medžiagų įmonėkitoje patento paraiškoje pristatė metalo karbonatą, pagrįstą melamino antipireno pridėjimu.

4. TPU automobilių dažų apsauginei plėvelei

Automobilio dažų apsauginė plėvelė yra apsauginė plėvelė, kuri izoliuoja dažų paviršių nuo oro po sudėjimo, apsaugo nuo rūgštaus lietaus, oksidacijos, įbrėžimų ir užtikrina ilgalaikę dažų paviršiaus apsaugą. Pagrindinė jos funkcija – apsaugoti automobilio dažų paviršių po sudėjimo. Dažų apsauginė plėvelė paprastai susideda iš trijų sluoksnių: paviršiuje yra savaime atsistatanti danga, viduryje – polimerinė plėvelė, o apatiniame – akriliniai slėgiui jautrūs klijai. TPU yra viena iš pagrindinių medžiagų tarpinėms polimerinėms plėvelėms gaminti.

TPU, naudojamo dažų apsauginėje plėvelėje, eksploataciniai reikalavimai yra šie: atsparumas įbrėžimams, didelis skaidrumas (šviesos pralaidumas > 95 %), lankstumas žemoje temperatūroje, atsparumas aukštai temperatūrai, tempiamasis stipris > 50 MPa, pailgėjimas > 400 % ir kietumas pagal Shore A skalę nuo 87 iki 93; Svarbiausias eksploatacinis rodiklis yra atsparumas oro sąlygoms, įskaitant atsparumą UV senėjimui, terminiam oksidaciniam skaidymui ir hidrolizei.

Šiuo metu brandūs produktai yra alifatinis TPU, pagamintas iš dicikloheksildiizocianato (H12MDI) ir polikaprolaktono diolio kaip žaliavų. Įprastas aromatinis TPU matomai pagelsta po vienos dienos UV spinduliuotės, o alifatinis TPU, naudojamas automobilių apvyniojimo plėvelėms, tomis pačiomis sąlygomis gali išlaikyti savo pageltimo koeficientą be reikšmingų pokyčių.
Poli(ε-kaprolaktono) TPU pasižymi labiau subalansuotomis savybėmis, palyginti su polieterio ir poliesterio TPU. Viena vertus, jis gali pasižymėti puikiu įprasto poliesterio TPU atsparumu plyšimui, kita vertus, jis taip pat pasižymi išskirtinėmis mažo gniuždymo liekamosiomis deformacijomis ir dideliu polieterio TPU atšokimo našumu, todėl yra plačiai naudojamas rinkoje.

Dėl skirtingų produkto ekonomiškumo reikalavimų po rinkos segmentavimo, patobulėjus paviršiaus dengimo technologijai ir klijų formulės koregavimo galimybėms, ateityje atsiranda galimybė dažų apsauginėms plėvelėms naudoti ir polieterio arba įprastą poliesterio H12MDI alifatinę TPU plėvelę.

5. Biologiškai pagrįstas TPU

Įprastas biologinės kilmės TPU gamybos metodas yra biologinės kilmės monomerų arba tarpinių produktų, tokių kaip biologinės kilmės izocianatai (pvz., MDI, PDI), biologinės kilmės polioliai ir kt., įvedimas polimerizacijos proceso metu. Tarp jų biologinės kilmės izocianatai rinkoje yra gana reti, o biologinės kilmės polioliai yra labiau paplitę.

Kalbant apie biologinės kilmės izocianatus, jau 2000 m. BASF, „Covestro“ ir kiti daug investavo į PDI tyrimus, o pirmoji PDI produktų partija į rinką buvo pateikta 2015–2016 m. „Wanhua Chemical“ sukūrė 100 % biologinės kilmės TPU produktus, naudodama biologinės kilmės PDI, pagamintą iš kukurūzų kumpio.

Kalbant apie biologinės kilmės poliolius, tai biologinės kilmės politetrafluoretilenas (PTMEG), biologinės kilmės 1,4-butandiolis (BDO), biologinės kilmės 1,3-propandiolis (PDO), biologinės kilmės poliesterio polioliai, biologinės kilmės polieterio polioliai ir kt.

Šiuo metu daugelis TPU gamintojų yra pristatę biologinės kilmės TPU, kurio savybės yra panašios į tradicinio naftos chemijos pagrindu pagaminto TPU. Pagrindinis skirtumas tarp šių biologinės kilmės TPU yra biologinės kilmės medžiagos kiekis, kuris paprastai svyruoja nuo 30 % iki 40 %, o kai kurie pasiekia net didesnį lygį. Palyginti su tradiciniu naftos chemijos pagrindu pagamintu TPU, biologinės kilmės TPU turi tokių pranašumų kaip anglies dioksido išmetimo mažinimas, tvarus žaliavų atsinaujinimas, ekologiška gamyba ir išteklių tausojimas. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical ir...Linghua naujos medžiagospristatė savo biologinės kilmės TPU prekės ženklus, o anglies dioksido kiekio mažinimas ir tvarumas taip pat yra pagrindinės TPU plėtros kryptys ateityje.


Įrašo laikas: 2024 m. rugpjūčio 9 d.