TPU je poliuretanski termoplastični elastomer, koji je višefazni blok kopolimer sastavljen od diizocijanata, poliola i produljivača lanca. Kao elastomer visokih performansi, TPU ima široku paletu proizvodnih smjerova i široko se koristi u svakodnevnim potrepštinama, sportskoj opremi, igračkama, ukrasnim materijalima i drugim poljima, kao što su materijali za cipele, crijeva, kablovi, medicinski uređaji itd.
Trenutno, glavni proizvođači TPU sirovina uključuju BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua novi materijali, i tako dalje. Sa rasporedom i proširenjem kapaciteta domaćih preduzeća, TPU industrija je trenutno veoma konkurentna. Međutim, u oblasti primene visoke klase, i dalje se oslanja na uvoz, što je takođe oblast u kojoj Kini treba da postigne napredak. Hajde da razgovaramo o budućim tržišnim izgledima TPU proizvoda.
1. Superkritični pjenasti E-TPU
Adidas i BASF su 2012. godine zajedno razvili brend tenisica za trčanje EnergyBoost, koji koristi pjenasti TPU (trgovački naziv infinergy) kao materijal za srednji đon. Zbog upotrebe polieterskog TPU-a sa tvrdoćom po Shore A od 80-85 kao podlogom, u poređenju sa EVA međuđonom, pjenasti TPU međupotplat i dalje može održati dobru elastičnost i mekoću u okruženjima ispod 0 ℃, što poboljšava udobnost nošenja i široko je poznato u tržište.
2. Modificirani TPU kompozitni materijal ojačan vlaknima
TPU ima dobru otpornost na udarce, ali u nekim aplikacijama su potrebni visoki modul elastičnosti i vrlo tvrdi materijali. Modifikacija ojačanja staklenim vlaknima je uobičajena tehnika za povećanje modula elastičnosti materijala. Modifikacijama se mogu dobiti termoplastični kompozitni materijali s mnogim prednostima kao što su visoki modul elastičnosti, dobra izolacija, jaka otpornost na toplinu, dobra elastična oporavka, dobra otpornost na koroziju, otpornost na udar, nizak koeficijent ekspanzije i stabilnost dimenzija.
BASF je u svom patentu predstavio tehnologiju za pripremu TPU-a ojačanog staklenim vlaknima visokog modula koristeći kratka staklena vlakna. TPU sa Shore D tvrdoćom od 83 sintetizovan je mešanjem politetrafluoroetilen glikola (PTMEG, Mn=1000), MDI i 1,4-butandiola (BDO) sa 1,3-propandiolom kao sirovinom. Ovaj TPU je spojen sa staklenim vlaknima u masenom omjeru 52:48 kako bi se dobio kompozitni materijal sa modulom elastičnosti od 18,3 GPa i vlačnom čvrstoćom od 244 MPa.
Osim staklenih vlakana, postoje i izvještaji o proizvodima koji koriste TPU kompozit od karbonskih vlakana, kao što je Covestro Maezio kompozitna ploča od karbonskih vlakana/TPU, koja ima modul elastičnosti do 100 GPa i nižu gustoću od metala.
3. TPU otporan na vatru bez halogena
TPU ima visoku čvrstoću, visoku žilavost, odličnu otpornost na habanje i druga svojstva, što ga čini vrlo pogodnim materijalom za plašt za žice i kablove. Ali u područjima primjene kao što su stanice za punjenje, potrebna je veća otpornost na plamen. Generalno, postoje dva načina za poboljšanje otpornosti na vatru TPU-a. Jedna je reaktivna retardantna modifikacija, koja uključuje uvođenje materijala koji usporavaju plamen kao što su polioli ili izocijanati koji sadrže fosfor, dušik i druge elemente u sintezu TPU-a putem kemijskog vezivanja; Druga je aditivna modifikacija usporivača plamena, koja uključuje korištenje TPU-a kao supstrata i dodavanje usporivača plamena za miješanje taline.
Reaktivna modifikacija može promijeniti strukturu TPU-a, ali kada je količina aditiva usporivača plamena velika, snaga TPU-a se smanjuje, performanse obrade se pogoršavaju, a dodavanjem male količine ne može se postići potreban nivo usporivača plamena. Trenutno ne postoji komercijalno dostupan proizvod sa visokim usporivačem plamena koji bi zaista mogao zadovoljiti primjenu stanica za punjenje.
Nekadašnji Bayer MaterialScience (sada Kostron) je jednom uveo u patent poliol koji sadrži organski fosfor (IHPO) na bazi fosfin oksida. Polieter TPU sintetizovan iz IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI i BDO pokazuje odličnu otpornost na plamen i mehanička svojstva. Proces ekstruzije je gladak, a površina proizvoda je glatka.
Dodavanje usporivača plamena bez halogena trenutno je najčešće korišten tehnički put za pripremu TPU-a bez halogena. Općenito, usporivači gorenja na bazi fosfora, dušika, silicija i bora su složeni ili se metalni hidroksidi koriste kao usporivači plamena. Zbog inherentne zapaljivosti TPU-a, za formiranje stabilnog sloja usporivača plamena tokom sagorijevanja često je potrebna količina punjenja koja usporava plamen od više od 30%. Međutim, kada je količina dodanog usporivača plamena velika, usporivač plamena je neravnomjerno raspršen u TPU supstratu, a mehanička svojstva TPU usporivača plamena nisu idealna, što također ograničava njegovu primjenu i promociju u poljima kao što su crijeva, filmovi i kablove.
BASF-ov patent uvodi TPU tehnologiju otpornu na vatru, koja miješa melamin polifosfat i derivat fosfinske kiseline koji sadrži fosfor kao usporivače plamena sa TPU-om sa prosječnom molekulskom težinom većom od 150 kDa. Utvrđeno je da je otpornost na vatru značajno poboljšana uz postizanje visoke vlačne čvrstoće.
Da bi se dodatno poboljšala vlačna čvrstoća materijala, BASF-ov patent uvodi metodu za pripremu masterbatch agensa za umrežavanje koji sadrži izocijanate. Dodavanje 2% ove vrste masterbatcha u kompoziciju koja ispunjava UL94V-0 zahtjeve za usporavanje plamena može povećati vlačnu čvrstoću materijala sa 35MPa na 40MPa uz održavanje V-0 performansi usporenja plamena.
Za poboljšanje otpornosti na toplotno starenje TPU otpornog na vatru, patent odLinghua New Materials Companytakođer uvodi metodu korištenja površinski obloženih metalnih hidroksida kao usporivača plamena. Kako bi se poboljšala otpornost na hidrolizu TPU otpornog na vatru,Linghua New Materials Companyuveo metalni karbonat na osnovu dodavanja melaminskog usporivača plamena u drugoj patentnoj prijavi.
4. TPU za film za zaštitu boje automobila
Zaštitna folija za farbanje automobila je zaštitni film koji izoluje površinu boje od vazduha nakon ugradnje, sprečava kisele kiše, oksidaciju, ogrebotine i pruža dugotrajnu zaštitu površine boje. Njegova glavna funkcija je da zaštiti površinu farbe automobila nakon ugradnje. Film za zaštitu boje uglavnom se sastoji od tri sloja, sa samozarastajućim premazom na površini, polimernim filmom u sredini i akrilnim ljepilom osjetljivim na pritisak na donjem sloju. TPU je jedan od glavnih materijala za pripremu međupolimernih filmova.
Zahtjevi za performanse za TPU koji se koristi u foliji za zaštitu boje su sljedeći: otpornost na ogrebotine, visoka transparentnost (propustljivost svjetlosti>95%), fleksibilnost pri niskim temperaturama, otpornost na visoke temperature, vlačna čvrstoća>50MPa, izduženje>400% i Shore A opseg tvrdoće 87-93; Najvažniji učinak je otpornost na vremenske uvjete, što uključuje otpornost na UV starenje, termičku oksidativnu degradaciju i hidrolizu.
Trenutno zreli proizvodi su alifatski TPU pripremljen od dicikloheksil diizocijanata (H12MDI) i polikaprolakton diola kao sirovina. Obični aromatični TPU vidljivo žuti nakon jednog dana UV zračenja, dok alifatični TPU koji se koristi za folije za automobile može zadržati svoj koeficijent žućenja bez značajnih promjena pod istim uvjetima.
Poli (ε – kaprolakton) TPU ima uravnoteženije performanse u odnosu na polieter i poliester TPU. S jedne strane, može pokazati odličnu otpornost na kidanje običnog poliesterskog TPU-a, dok s druge strane također pokazuje izvanrednu trajnu deformaciju niske kompresije i visoke performanse odboja polieterskog TPU-a, čime se široko koristi na tržištu.
Zbog različitih zahtjeva za isplativosti proizvoda nakon segmentacije tržišta, uz poboljšanje tehnologije površinskog premaza i mogućnosti prilagođavanja formule ljepila, postoji i šansa da se polieter ili obični poliester H12MDI alifatični TPU u budućnosti nanosi na folije za zaštitu boje.
5. Biobazirani TPU
Uobičajena metoda za pripremu bio baziranog TPU-a je uvođenje monomera ili međuproizvoda na biološki bazi tokom procesa polimerizacije, kao što su izocijanati na bazi biologije (kao što su MDI, PDI), polioli na biološkoj bazi, itd. Među njima, izocijanati na bazi biologije su relativno rijetki u tržištu, dok su polioli na bazi bio češći.
Što se tiče bioloških izocijanata, već 2000. godine BASF, Covestro i drugi su uložili mnogo truda u istraživanje PDI, a prva serija PDI proizvoda puštena je na tržište 2015-2016. Wanhua Chemical je razvila 100% TPU proizvode zasnovane na biologiji koristeći PDI na bazi bioloških sastojaka napravljenih od kukuruza.
Što se tiče bio baziranih poliola, uključuje politetrafluoroetilen na biološkoj bazi (PTMEG), 1,4-butandiol na bazi bio (BDO), 1,3-propandiol na biološkoj bazi (PDO), poliester poliole na bio baziranu, polieter poliole na bazi bio, itd.
Trenutno je više TPU proizvođača lansiralo bio baziran TPU, čije su performanse uporedive sa tradicionalnim TPU baziranim na petrohemiji. Glavna razlika između ovih biološki baziranih TPU-a leži u nivou bio baziranog sadržaja, koji se uglavnom kreće od 30% do 40%, a neki čak postižu i više nivoe. U poređenju sa tradicionalnim TPU baziranim na petrohemiji, bio baziran TPU ima prednosti kao što su smanjenje emisije ugljenika, održiva regeneracija sirovina, zelena proizvodnja i očuvanje resursa. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical iLinghua novi materijalilansirali su svoje bio bazirane TPU brendove, a smanjenje ugljika i održivost su također ključni pravci razvoja TPU-a u budućnosti.
Vrijeme objave: 09.08.2024