Το TPU είναι ένα θερμοπλαστικό ελαστομερές πολυουρεθάνης, το οποίο είναι ένα συμπολυμερές μπλοκ πολλαπλών φάσεων που αποτελείται από διισοκυανικά, πολυόλες και extenders αλυσίδας. Ως ελαστομερές υψηλής απόδοσης, η TPU διαθέτει ένα ευρύ φάσμα κατευθύνσεων του προϊόντος κατάντη και χρησιμοποιείται ευρέως σε καθημερινές ανάγκες, αθλητικούς εξοπλισμούς, παιχνίδια, διακοσμητικά υλικά και άλλα πεδία, όπως υλικά υποδήματα, εύκαμπτους σωλήνες, καλώδια, ιατρικά προϊόντα κ.λπ.
Επί του παρόντος, οι κύριοι κατασκευαστές πρώτων υλών TPU περιλαμβάνουν BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Νέα υλικά Linghua, και ούτω καθεξής. Με τη διάταξη και την επέκταση της χωρητικότητας των εγχώριων επιχειρήσεων, η βιομηχανία TPU είναι επί του παρόντος ιδιαίτερα ανταγωνιστική. Ωστόσο, στον τομέα των εφαρμογών υψηλής τεχνολογίας, εξακολουθεί να βασίζεται στις εισαγωγές, η οποία είναι επίσης ένας τομέας στον οποίο η Κίνα πρέπει να επιτύχει ανακαλύψεις. Ας μιλήσουμε για τις μελλοντικές προοπτικές της αγοράς των προϊόντων της TPU.
1. Υπερκρίσιμο e-TPU
Το 2012, η ADIDAS και η BASF ανέπτυξαν από κοινού το EnergyBoost Energy Boost, το οποίο χρησιμοποιεί αφρώδες TPU (εμπορική επωνυμία Infinergy) ως υλικό μεσαίας σόλας. Λόγω της χρήσης της πολυαιθένης TPU με μια ακτή μια σκληρότητα 80-85 ως υπόστρωμα, σε σύγκριση με την Eva Midsoles, οι αφρώδες Midsoles TPU μπορούν ακόμα να διατηρήσουν την καλή ελαστικότητα και την απαλότητα σε περιβάλλοντα κάτω από το 0 ℃, το οποίο βελτιώνει τη φθορά και αναγνωρίζεται ευρέως στην αγορά.
2. Ενισχυμένο με ίνες τροποποιημένο σύνθετο υλικό TPU
Η TPU έχει καλή αντίσταση αντίκτυπου, αλλά σε ορισμένες εφαρμογές, απαιτούνται υψηλό ελαστικό μέτρο και πολύ σκληρά υλικά. Η τροποποίηση ενίσχυσης ινών από γυαλί είναι μια κοινά χρησιμοποιούμενη τεχνική για την αύξηση του ελαστικού μέτρου των υλικών. Μέσω της τροποποίησης, των θερμοπλαστικών σύνθετων υλικών με πολλά πλεονεκτήματα όπως το υψηλό ελαστικό μέτρο, η καλή μόνωση, η ισχυρή αντοχή στη θερμότητα, η καλή απόδοση της ελαστικής ανάκτησης, η καλή αντοχή στη διάβρωση, η αντίσταση στην κρούση, ο χαμηλός συντελεστής επέκτασης και η σταθερότητα διαστάσεων.
Η BASF εισήγαγε μια τεχνολογία για την παρασκευή ενισχυμένου TPU ενισχυμένου από υαλοβάμβακα με υψηλό μέτρο χρησιμοποιώντας γυάλινες ίνες στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Μια TPU με σκληρότητα DHORE D 83 συντέθηκε με ανάμειξη πολυτετραφθοροαιθυλενογλυκόλης (PTMEG, MN = 1000), MDI και 1,4-βουτανοδιόλης (BDO) με 1,3-προπανιδόλη ως πρώτες ύλες. Αυτή η TPU επιδεινώθηκε με γυάλινες ίνες σε αναλογία μάζας 52:48 για να ληφθεί ένα σύνθετο υλικό με ελαστικό μέτρο 18,3 GPa και αντοχή εφελκυσμού 244 MPa.
Εκτός από τις γυάλινες ίνες, υπάρχουν επίσης αναφορές προϊόντων που χρησιμοποιούν σύνθετη TPU από ίνες άνθρακα, όπως το σύνθετο συμβούλιο Maezio Carbon Fiber/TPU του Covestro, το οποίο έχει ελαστικό μέτρο μέχρι 100GPA και χαμηλότερη πυκνότητα από τα μέταλλα.
3. Αποζημίωση φλόγας χωρίς αλογόνο TPU
Η TPU διαθέτει υψηλή αντοχή, υψηλή αντοχή, εξαιρετική αντίσταση φθοράς και άλλες ιδιότητες, καθιστώντας το ένα πολύ κατάλληλο υλικό θήκης για καλώδια και καλώδια. Αλλά σε πεδία εφαρμογής, όπως σταθμοί φόρτισης, απαιτείται υψηλότερη επιβράδυνση της φλόγας. Υπάρχουν γενικά δύο τρόποι βελτίωσης της επιβράδυνσης της φλόγας της TPU. Το ένα είναι η αντιδραστική τροποποίηση επιβραδυντικής φλόγας, η οποία περιλαμβάνει την εισαγωγή υλικών επιβραδυντικών φλόγας όπως πολυόλες ή ισοκυανικά που περιέχουν φωσφόρο, άζωτο και άλλα στοιχεία στη σύνθεση της TPU μέσω χημικής σύνδεσης. Το δεύτερο είναι η τροποποίηση επιβραδυντικής φλόγας πρόσθεσης, η οποία περιλαμβάνει τη χρήση της TPU ως υπόστρωμα και την προσθήκη επιβραδυντικών φλόγας για ανάμιξη τήξης.
Η αντιδραστική τροποποίηση μπορεί να αλλάξει τη δομή της TPU, αλλά όταν η ποσότητα του επιβραδυντικού φλόγας είναι μεγάλη, η αντοχή της TPU μειώνεται, η απόδοση επεξεργασίας επιδεινώνεται και η προσθήκη ενός μικρού ποσού δεν μπορεί να επιτύχει το απαιτούμενο επίπεδο επιβραδυντικής φλόγας. Επί του παρόντος, δεν υπάρχει εμπορικά διαθέσιμο προϊόν επιβραδυντικής υψηλής φλόγας που να μπορεί πραγματικά να ανταποκριθεί στην εφαρμογή σταθμών φόρτισης.
Ο πρώην Bayer MaterialScience (τώρα Kostron) κάποτε εισήγαγε έναν οργανικό φωσφόρο που περιέχει πολυόλη (IHPO) με βάση το οξείδιο φωσφίνης σε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Η πολυαιθένια TPU που συντίθεται από IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI και BDO παρουσιάζει εξαιρετική επιβραδυνόμενη φλόγα και μηχανικές ιδιότητες. Η διαδικασία εξώθησης είναι ομαλή και η επιφάνεια του προϊόντος είναι ομαλή.
Η προσθήκη επιβραδυντικών φλόγας χωρίς αλογόνο είναι σήμερα η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική διαδρομή για την προετοιμασία της επιβραδυντικής φλόγας χωρίς αλογόνο TPU. Γενικά, τα επιβραδυντικά επιβραδυντικά φλόγας που βασίζονται σε βόριο με βάση το άζωτο, που βασίζονται σε πυρίτιο, τα βόριο με βάση το βόριο ή τα μεταλλικά υδροξείδια χρησιμοποιούνται ως επιβραδυντικά φλόγας. Λόγω της εγγενούς ευφλεκτότητας της TPU, απαιτείται συχνά μια ποσότητα επιβραδυντικής πλήρωσης φλόγας πάνω από 30% για να σχηματίσει ένα σταθερό στρώμα επιβραδυντικής φλόγας κατά τη διάρκεια της καύσης. Ωστόσο, όταν η ποσότητα του επιβραδυντικού φλόγας που προστίθεται είναι μεγάλη, το επιβραδυντικό φλόγας είναι ανομοιογενή διασκορπισμένη στο υπόστρωμα TPU και οι μηχανικές ιδιότητες του επιβραδυντικού φλόγας TPU δεν είναι ιδανικές, οι οποίες επίσης περιορίζουν την εφαρμογή και την προαγωγή του σε τομείς όπως οι εύκαμπτοι σωλήνες, οι ταινίες και τα καλώδια.
Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας της BASF εισάγει μια τεχνολογία TPU επιβραδυντικού φλόγας, η οποία συνδυάζει την μελαμίνη πολυφωσφορική και ένα φωσφόρο που περιέχει παράγωγο φωσφινικού οξέος ως επιβραδυντικά φλόγας με TPU με μέσο βάρος μοριακού βάρους μεγαλύτερο από 150kDa. Διαπιστώθηκε ότι η επιβράδυνση της φλόγας βελτιώθηκε σημαντικά κατά την επίτευξη υψηλής αντοχής εφελκυσμού.
Για να ενισχυθεί περαιτέρω η αντοχή εφελκυσμού του υλικού, το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας της BASF εισάγει μια μέθοδο για την παρασκευή του πράκτορα διασταύρωσης που περιέχει ισοκυανικά. Η προσθήκη 2% αυτού του τύπου masterbatch σε μια σύνθεση που πληροί τις απαιτήσεις επιβραδυντικής φλόγας UL94V-0 μπορεί να αυξήσει την αντοχή εφελκυσμού του υλικού από 35MPa σε 40MPa ενώ διατηρώντας παράλληλα την απόδοση επιβραδυντικής φλόγας V-0.
Για να βελτιωθεί η αντοχή στη γήρανση της θερμότητας του TPU επιβραδυντικού φλόγας, το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τουLinghua New Materials CompanyΕισάγει επίσης μια μέθοδο χρήσης υδροξειδίων μεταλλικών επικαλυμμένων από επιφάνεια ως επιβραδυντικά φλόγας. Προκειμένου να βελτιωθεί η αντοχή στην υδρόλυση του TPU επιβράβευσης της φλόγας,Linghua New Materials Companyεισήγαγε ανθρακικό μέταλλο με βάση την προσθήκη επιβραδυντικού φλόγας μελαμίνης σε άλλη αίτηση ευρεσιτεχνίας.
4. TPU για φιλμ προστασίας βαφής αυτοκινήτων
Η μεμβράνη προστασίας βαφής αυτοκινήτων είναι μια προστατευτική μεμβράνη που απομονώνει την επιφάνεια του χρώματος από τον αέρα μετά την εγκατάσταση, εμποδίζει την όξινη βροχή, την οξείδωση, τις γρατζουνιές και παρέχει μακροχρόνια προστασία για την επιφάνεια του χρώματος. Η κύρια λειτουργία του είναι η προστασία της επιφάνειας βαφής του αυτοκινήτου μετά την εγκατάσταση. Η μεμβράνη προστασίας χρωμάτων αποτελείται γενικά από τρία στρώματα, με αυτοθεραπευτική επικάλυψη στην επιφάνεια, ένα φιλμ πολυμερούς στη μέση και ένα ευαίσθητο στην ακρυλική συγκολλητική συγκόλληση στο κάτω στρώμα. Το TPU είναι ένα από τα κύρια υλικά για την παρασκευή ενδιάμεσων φιλμ πολυμερούς.
Οι απαιτήσεις απόδοσης για την TPU που χρησιμοποιούνται στην μεμβράνη προστασίας βαφής είναι οι εξής: Αντίσταση γρατσουνιών, υψηλή διαφάνεια (ελαφριά μετάδοση> 95%), ευελιξία χαμηλής θερμοκρασίας, αντίσταση υψηλής θερμοκρασίας, αντοχή σε εφελκυσμό> 50MPa, επιμήκυνση> 400%και ακροατηρία ενός εύρους σκληρότητας 87-93. Η πιο σημαντική απόδοση είναι η αντίσταση στο καιρό, η οποία περιλαμβάνει την αντίσταση στη γήρανση της υπεριώδους ακτινοβολίας, τη θερμική οξειδωτική αποικοδόμηση και την υδρόλυση.
Τα επί του παρόντος ώριμα προϊόντα είναι αλειφατικά TPU που παρασκευάζονται από διισοκυανικό δισυλοεξυλικό διισοκυανικό (H12MDI) και διόλη πολυκαπρολακτόνης ως πρώτες ύλες. Το συνηθισμένο αρωματικό TPU γίνεται ορατά κίτρινο μετά από μία ημέρα ακτινοβολίας υπεριώδους ακτινοβολίας, ενώ η αλειφατική TPU που χρησιμοποιείται για το φιλμ περιτυλίγματος αυτοκινήτων μπορεί να διατηρήσει τον κιτρινικό συντελεστή του χωρίς σημαντικές αλλαγές υπό τις ίδιες συνθήκες.
Η πολυ (ε - καπρολακτόνη) TPU έχει πιο ισορροπημένη απόδοση σε σύγκριση με το πολυαιθένιο και πολυεστέρα TPU. Από τη μία πλευρά, μπορεί να παρουσιάσει εξαιρετική αντίσταση δακρύων του συνηθισμένου πολυεστέρα TPU, ενώ από την άλλη πλευρά επιδεικνύει εξαιρετική μόνιμη παραμόρφωση χαμηλής συμπίεσης και υψηλής απόδοσης της πολυαιθένης TPU, χρησιμοποιείται ευρέως στην αγορά.
Λόγω των διαφορετικών απαιτήσεων για την αποδοτικότητα κόστους-αποτελεσματικότητας του προϊόντος μετά την κατάτμηση της αγοράς, με τη βελτίωση της τεχνολογίας επιφανειακής επίστρωσης και της ικανότητας προσαρμογής συγκολλητικής φόρμουλας, υπάρχει επίσης μια πιθανότητα για πολυαιθένιο ή συνηθισμένο πολυεστέρα H12MDI aliphatic TPU να εφαρμοστεί σε ταινίες προστασίας βαφής στο μέλλον.
5. Biobased TPU
Η κοινή μέθοδος για την παρασκευή βιολογικής TPU είναι η εισαγωγή μονομερών ή ενδιάμεσων με βάση τα βιολογικά με βάση τη διαδικασία πολυμερισμού, όπως τα βιολογικά ισοκυανικά (όπως το MDI, PDI), οι πολυόλες που βασίζονται σε βιολογικά κ.λπ.
Όσον αφορά τα βιολογικά ισοκυανικά, ήδη από το 2000, η BASF, το Covestro και άλλοι έχουν επενδύσει πολλές προσπάθειες στην έρευνα PDI και η πρώτη παρτίδα προϊόντων PDI τέθηκε στην αγορά το 2015-2016. Το Wanhua Chemical έχει αναπτύξει 100% προϊόντα TPU με βάση το βιολογικό βιοαποκρίσεως χρησιμοποιώντας PDI με βάση το BIO κατασκευασμένο από stover καλαμποκιού.
Όσον αφορά τις πολυόλες που βασίζονται σε βιολογικά, περιλαμβάνει βιολογικό πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο (PTMEG), βιο-βουτανοδιόλη (BDO), βιολογικές πολυεστολικές πολυεστολικές πολυεστολές με βάση το βιολογικό βιολογικό βιο-βασισμένο σε 1,4-βουτανοδιόλη (BDO).
Επί του παρόντος, πολλοί κατασκευαστές TPU έχουν ξεκινήσει το BIO με βάση το TPU, η απόδοση του οποίου είναι συγκρίσιμη με την παραδοσιακή πετροχημική TPU. Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των βιολογικών TPUs έγκειται στο επίπεδο του βιολογικού περιεχομένου, γενικά από 30% έως 40%, με ορισμένους να επιτύχουν ακόμη υψηλότερα επίπεδα. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή TPU με βάση το πετροχημικό, η βιολογική TPU έχει πλεονεκτήματα όπως η μείωση των εκπομπών άνθρακα, η βιώσιμη αναγέννηση των πρώτων υλών, η πράσινη παραγωγή και η διατήρηση των πόρων. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, καιΝέα υλικά Linghuaέχουν ξεκινήσει τις μάρκες TPU που βασίζονται σε βιολογικά και η μείωση και η βιωσιμότητα του άνθρακα είναι επίσης βασικές οδηγίες για την ανάπτυξη της TPU στο μέλλον.
Χρόνος δημοσίευσης: Αυγ-09-2024