TPU je polyuretánový termoplastický elastomér, čo je viacfázový blokový kopolymér zložený z diizokyanátov, polyolov a predlžovačov reťazca. Ako vysokovýkonný elastomér má TPU širokú škálu produktov a je široko používaný v každodennej potrebe, športovom vybavení, hračkách, dekoratívnych materiáloch a iných oblastiach, ako sú materiály na obuv, hadice, káble, lekárske prístroje atď.
V súčasnosti medzi hlavných výrobcov surovín TPU patria BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Nové materiály Linghua, a tak ďalej. S usporiadaním a rozšírením kapacity domácich podnikov je priemysel TPU v súčasnosti vysoko konkurencieschopný. V oblasti špičkových aplikácií sa však stále spolieha na dovoz, čo je tiež oblasť, v ktorej Čína potrebuje dosiahnuť prelomy. Poďme sa porozprávať o budúcich trhových vyhliadkach produktov TPU.
1. Superkritická pena E-TPU
V roku 2012 Adidas a BASF spoločne vyvinuli značku bežeckých topánok EnergyBoost, ktorá používa penový TPU (obchodný názov infinergy) ako materiál medzipodošvy. Vďaka použitiu polyéterového TPU s tvrdosťou Shore A 80-85 ako substrátu v porovnaní s medzipodošvami EVA si penové medzipodošvy TPU stále dokážu zachovať dobrú elasticitu a mäkkosť v prostrediach pod 0 °C, čo zlepšuje pohodlie pri nosení a je široko uznávané v trhu.
2. Vláknami vystužený modifikovaný TPU kompozitný materiál
TPU má dobrú odolnosť proti nárazu, ale v niektorých aplikáciách sa vyžaduje vysoký modul pružnosti a veľmi tvrdé materiály. Modifikácia vystuženia sklenenými vláknami je bežne používaná technika na zvýšenie modulu pružnosti materiálov. Modifikáciou je možné získať termoplastické kompozitné materiály s mnohými výhodami, ako je vysoký modul pružnosti, dobrá izolácia, silná tepelná odolnosť, dobrá elastická regenerácia, dobrá odolnosť proti korózii, odolnosť proti nárazu, nízky koeficient rozťažnosti a rozmerová stabilita.
Spoločnosť BASF vo svojom patente zaviedla technológiu prípravy vysokomodulového TPU vystuženého sklenenými vláknami pomocou sklenených krátkych vlákien. TPU s tvrdosťou Shore D 83 sa syntetizoval zmiešaním polytetrafluóretylénglykolu (PTMEG, Mn=1000), MDI a 1,4-butándiolu (BDO) s 1,3-propándiolom ako surovinami. Tento TPU bol zmiešaný so skleneným vláknom v hmotnostnom pomere 52:48, čím sa získal kompozitný materiál s modulom pružnosti 18,3 GPa a pevnosťou v ťahu 244 MPa.
Okrem sklenených vlákien existujú aj správy o produktoch používajúcich kompozitné TPU z uhlíkových vlákien, ako napríklad doska z kompozitných uhlíkových vlákien/TPU od Covestra od spoločnosti Covestro, ktorá má modul pružnosti až 100 GPa a nižšiu hustotu ako kovy.
3. Bezhalogénový spomaľovač horenia TPU
TPU má vysokú pevnosť, vysokú húževnatosť, vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu a ďalšie vlastnosti, vďaka čomu je veľmi vhodným materiálom plášťa pre vodiče a káble. Ale v oblastiach použitia, ako sú nabíjacie stanice, je potrebná vyššia retardácia horenia. Vo všeobecnosti existujú dva spôsoby, ako zlepšiť spomaľovač horenia TPU. Jednou je reaktívna modifikácia spomaľujúca horenie, ktorá zahŕňa zavedenie materiálov spomaľujúcich horenie, ako sú polyoly alebo izokyanáty obsahujúce fosfor, dusík a ďalšie prvky, do syntézy TPU prostredníctvom chemickej väzby; Druhým je aditívna modifikácia spomaľovača horenia, ktorá zahŕňa použitie TPU ako substrátu a pridávanie retardérov horenia na miešanie taveniny.
Reaktívna modifikácia môže zmeniť štruktúru TPU, ale keď je množstvo prísady spomaľovača horenia veľké, sila TPU sa znižuje, výkon spracovania sa zhoršuje a pridanie malého množstva nemôže dosiahnuť požadovanú úroveň spomaľovača horenia. V súčasnosti neexistuje žiadny komerčne dostupný výrobok s vysokou retardáciou horenia, ktorý by skutočne vyhovoval aplikácii nabíjacích staníc.
Bývalý Bayer MaterialScience (teraz Kostron) raz v patente zaviedol polyol obsahujúci organický fosfor (IHPO) na báze fosfínoxidu. Polyéter TPU syntetizovaný z IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI a BDO vykazuje vynikajúcu spomaľovač horenia a mechanické vlastnosti. Proces extrúzie je hladký a povrch produktu je hladký.
Pridávanie bezhalogénových retardérov horenia je v súčasnosti najbežnejšie používaný technický spôsob prípravy bezhalogénového retardéra horenia TPU. Vo všeobecnosti sa spomaľujú horenie na báze fosforu, dusíka, kremíka, bóru alebo sa ako retardéry horenia používajú hydroxidy kovov. Kvôli prirodzenej horľavosti TPU je často potrebné množstvo náplne spomaľujúce horenie viac ako 30 %, aby sa vytvorila stabilná vrstva spomaľujúca horenie počas spaľovania. Ak je však množstvo pridaného retardéra horenia veľké, retardér horenia je nerovnomerne rozptýlený v substráte TPU a mechanické vlastnosti retardéra horenia TPU nie sú ideálne, čo tiež obmedzuje jeho použitie a propagáciu v oblastiach, ako sú hadice, fólie. a káble.
Patent spoločnosti BASF zavádza technológiu spomaľujúcu horenie TPU, ktorá spája melamínpolyfosfát a derivát kyseliny fosfínovej s obsahom fosforu ako retardéry horenia s TPU s priemernou molekulovou hmotnosťou vyššou ako 150 kDa. Zistilo sa, že vlastnosti spomaľujúce horenie sa výrazne zlepšili pri dosiahnutí vysokej pevnosti v ťahu.
Na ďalšie zvýšenie pevnosti materiálu v ťahu zavádza patent spoločnosti BASF spôsob prípravy predzmesi sieťovacieho činidla obsahujúcej izokyanáty. Pridanie 2 % tohto typu predzmesi do kompozície, ktorá spĺňa požiadavky UL94V-0 na spomaľovanie horenia, môže zvýšiť pevnosť v ťahu materiálu z 35 MPa na 40 MPa pri zachovaní účinnosti spomaľovania horenia V-0.
Na zlepšenie odolnosti proti tepelnému starnutiu TPU spomaľujúceho horenie, patent zSpoločnosť Linghua New Materials Companytiež zavádza spôsob použitia povrchovo potiahnutých hydroxidov kovov ako retardérov horenia. Aby sa zlepšila odolnosť TPU spomaľujúceho horenie proti hydrolýze,Spoločnosť Linghua New Materials Companyzaviedol uhličitan kovu na základe pridania melamínového retardéra horenia v inej patentovej prihláške.
4. TPU pre ochranný film automobilového laku
Ochranná fólia na autolak je ochranná fólia, ktorá po inštalácii izoluje povrch laku od vzduchu, zabraňuje kyslým dažďom, oxidácii, poškriabaniu a poskytuje dlhotrvajúcu ochranu povrchu laku. Jeho hlavnou funkciou je ochrana povrchu laku auta po inštalácii. Fólia na ochranu laku sa vo všeobecnosti skladá z troch vrstiev, so samoliečiacim povlakom na povrchu, polymérnym filmom v strede a akrylovým lepidlom citlivým na tlak na spodnej vrstve. TPU je jedným z hlavných materiálov na prípravu medziproduktových polymérnych filmov.
Požiadavky na výkon TPU používaného vo fólii na ochranu laku sú nasledovné: odolnosť proti poškriabaniu, vysoká transparentnosť (priepustnosť svetla > 95 %), pružnosť pri nízkych teplotách, odolnosť voči vysokým teplotám, pevnosť v ťahu > 50 MPa, predĺženie > 400 % a Shore A rozsah tvrdosti 87-93; Najdôležitejšou vlastnosťou je odolnosť voči poveternostným vplyvom, ktorá zahŕňa odolnosť voči UV starnutiu, tepelnej oxidačnej degradácii a hydrolýze.
V súčasnosti zrelými produktmi sú alifatické TPU pripravené z dicyklohexyldiizokyanátu (H12MDI) a polykaprolaktóndiolu ako surovín. Obyčajný aromatický TPU viditeľne zožltne po jednom dni UV žiarenia, zatiaľ čo alifatický TPU používaný na autofóliu si za rovnakých podmienok dokáže udržať koeficient žltnutia bez výrazných zmien.
Poly (ε – kaprolaktón) TPU má vyváženejší výkon v porovnaní s polyéterovým a polyesterovým TPU. Na jednej strane môže vykazovať vynikajúcu odolnosť proti roztrhnutiu bežného polyesterového TPU, zatiaľ čo na druhej strane tiež demonštruje vynikajúcu nízku kompresiu trvalej deformácie a vysoký odrazový výkon polyéterového TPU, takže je na trhu široko používaný.
Vzhľadom na rôzne požiadavky na nákladovú efektívnosť produktu po segmentácii trhu, so zlepšením technológie povrchového náteru a schopnosti úpravy zloženia lepidla existuje aj šanca, že sa v budúcnosti na fólie na ochranu farieb použije polyéter alebo obyčajný polyester H12MDI alifatický TPU.
5. TPU na biologickej báze
Bežným spôsobom prípravy TPU na biologickej báze je zavedenie monomérov alebo medziproduktov na bio báze počas polymerizačného procesu, ako sú izokyanáty na bio báze (ako MDI, PDI), polyoly na bio báze atď. Medzi nimi sú izokyanáty na bio báze relatívne zriedkavé v trhu, zatiaľ čo polyoly na biologickej báze sú bežnejšie.
Pokiaľ ide o izokyanáty na bio báze, už v roku 2000 BASF, Covestro a ďalší investovali veľa úsilia do výskumu PDI a prvá séria produktov PDI bola uvedená na trh v rokoch 2015-2016. Wanhua Chemical vyvinula 100% bio produkty TPU s použitím bio na báze PDI vyrobeného z kukuričného stonku.
Pokiaľ ide o polyoly na bio báze, zahŕňa to polytetrafluóretylén na bio báze (PTMEG), 1,4-butándiol na bio báze (BDO), 1,3-propándiol na bio báze (PDO), polyesterpolyoly na bio báze, polyéterpolyoly na bio báze atď.
V súčasnosti viacerí výrobcovia TPU uviedli na trh bio TPU, ktorého výkon je porovnateľný s tradičným petrochemickým TPU. Hlavný rozdiel medzi týmito TPU na bio báze spočíva v úrovni obsahu na bio báze, ktorý sa vo všeobecnosti pohybuje od 30 % do 40 %, pričom niektoré dokonca dosahujú vyššie úrovne. V porovnaní s tradičným petrochemickým TPU má TPU na bio báze výhody, ako je zníženie emisií uhlíka, udržateľná regenerácia surovín, zelená výroba a šetrenie zdrojov. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical aNové materiály Linghuaspustili svoje bio značky TPU a znižovanie emisií uhlíka a udržateľnosť sú tiež kľúčovými smermi vývoja TPU v budúcnosti.
Čas odoslania: august-09-2024