TPU este un elastomer termoplastic poliuretan, care este un copolimer bloc multifazic compus din diizocianați, polioli și extinderi de lanț. Ca elastomer de înaltă performanță, TPU are o gamă largă de direcții de produs în aval și este utilizat pe scară largă în necesitățile zilnice, echipamente sportive, jucării, materiale decorative și alte domenii, cum ar fi materiale pentru încălțăminte, furtunuri, cabluri, dispozitive medicale etc.
În prezent, principalii producători de materii prime TPU includ BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua noi materiale, și așa mai departe. Odată cu aspectul și extinderea capacității întreprinderilor interne, industria TPU este în prezent extrem de competitivă. Cu toate acestea, în domeniul aplicațiilor de ultimă generație, se bazează în continuare pe importuri, care este, de asemenea, un domeniu în care China trebuie să realizeze progrese. Să vorbim despre perspectivele viitoare ale pieței produselor TPU.
1. E-TPU cu spumă supercritică
În 2012, Adidas și BASF au dezvoltat în comun brandul de pantofi de alergare EnergyBoost, care folosește ca material pentru talpa intermediară TPU spumat (denumire comercială infinergy). Datorită utilizării polieterului TPU cu o duritate Shore A de 80-85 ca substrat, în comparație cu tălpile intermediare EVA, tălpile intermediare din TPU spumă pot menține în continuare o bună elasticitate și moliciune în medii sub 0 ℃, ceea ce îmbunătățește confortul la purtare și este recunoscut pe scară largă în piata.
2. Material compozit TPU modificat armat cu fibre
TPU are o rezistență bună la impact, dar în unele aplicații sunt necesare un modul de elasticitate ridicat și materiale foarte dure. Modificarea armăturii cu fibră de sticlă este o tehnică frecvent utilizată pentru a crește modulul elastic al materialelor. Prin modificare, pot fi obținute materiale compozite termoplastice cu multe avantaje, cum ar fi modul elastic ridicat, izolație bună, rezistență puternică la căldură, performanță bună de recuperare elastică, rezistență bună la coroziune, rezistență la impact, coeficient scăzut de dilatare și stabilitate dimensională.
BASF a introdus în brevetul său o tehnologie pentru prepararea TPU armat cu fibră de sticlă cu modul înalt, folosind fibre scurte de sticlă. Un TPU cu o duritate Shore D de 83 a fost sintetizat prin amestecarea politetrafluoretilenglicolului (PTMEG, Mn=1000), MDI și 1,4-butandiol (BDO) cu 1,3-propandiol ca materii prime. Acest TPU a fost combinat cu fibră de sticlă într-un raport de masă de 52:48 pentru a obține un material compozit cu un modul elastic de 18,3 GPa și o rezistență la tracțiune de 244 MPa.
Pe lângă fibra de sticlă, există și rapoarte despre produse care utilizează TPU compozit din fibră de carbon, cum ar fi placa compozită din fibră de carbon/TPU Maezio de la Covestro, care are un modul elastic de până la 100 GPa și o densitate mai mică decât metalele.
3. TPU ignifug fără halogeni
TPU are rezistență ridicată, duritate ridicată, rezistență excelentă la uzură și alte proprietăți, făcându-l un material de înveliș foarte potrivit pentru fire și cabluri. Dar în domenii de aplicație, cum ar fi stațiile de încărcare, este necesară o rezistență mai mare la flacără. În general, există două moduri de a îmbunătăți performanța ignifugă a TPU. Una este modificarea reactivă ignifugă, care implică introducerea de materiale ignifuge, cum ar fi polioli sau izocianați care conțin fosfor, azot și alte elemente în sinteza TPU prin legături chimice; A doua este modificarea aditivă a retardantului de flacără, care implică utilizarea TPU ca substrat și adăugarea de retardanți de flacără pentru amestecarea topiturii.
Modificarea reactivă poate schimba structura TPU, dar atunci când cantitatea de aditiv ignifug este mare, rezistența TPU scade, performanța de procesare se deteriorează, iar adăugarea unei cantități mici nu poate atinge nivelul necesar de ignifug. În prezent, nu există un produs cu rezistență ridicată la flacără disponibil în comerț care să poată satisface cu adevărat aplicațiile stațiilor de încărcare.
Fosta Bayer MaterialScience (acum Kostron) a introdus odată un poliol care conține fosfor organic (IHPO) pe bază de oxid de fosfină într-un brevet. Polieterul TPU sintetizat din IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI și BDO prezintă o rezistență la flacără și proprietăți mecanice excelente. Procesul de extrudare este neted, iar suprafața produsului este netedă.
Adăugarea de retardanți de flacără fără halogeni este în prezent calea tehnică cea mai frecvent utilizată pentru prepararea TPU ignifugă fără halogeni. În general, se combină substanțe ignifuge pe bază de fosfor, pe bază de azot, pe bază de siliciu, pe bază de bor sau hidroxizi metalici sunt utilizați ca ignifugători. Datorită inflamabilității inerente a TPU, este adesea necesară o cantitate de umplere ignifugă mai mare de 30% pentru a forma un strat stabil de ignifugare în timpul arderii. Cu toate acestea, atunci când cantitatea de ignifug adăugată este mare, ignifugul este dispersat neuniform în substratul TPU, iar proprietățile mecanice ale ignifugului TPU nu sunt ideale, ceea ce limitează, de asemenea, aplicarea și promovarea acestuia în domenii precum furtunuri, filme. , și cabluri.
Brevetul BASF introduce o tehnologie TPU ignifugă, care combină polifosfat de melamină și un derivat de acid fosfinic care conține fosfor ca ignifugă cu TPU cu o greutate moleculară medie mai mare de 150 kDa. S-a constatat că performanța ignifugă a fost îmbunătățită semnificativ, obținând în același timp o rezistență ridicată la tracțiune.
Pentru a spori și mai mult rezistența la tracțiune a materialului, brevetul BASF introduce o metodă de preparare a amestecului principal de agent de reticulare care conține izocianați. Adăugarea a 2% din acest tip de masterbatch la o compoziție care îndeplinește cerințele de ignifugare UL94V-0 poate crește rezistența la tracțiune a materialului de la 35MPa la 40MPa, menținând în același timp performanța de ignifugare V-0.
Pentru a îmbunătăți rezistența la îmbătrânire termică a TPU ignifug, brevetul deCompania de materiale noi Linghuaintroduce, de asemenea, o metodă de utilizare a hidroxizilor metalici acoperiți cu suprafață ca retardanți de flacără. Pentru a îmbunătăți rezistența la hidroliză a TPU ignifug,Compania de materiale noi Linghuaa introdus carbonat metalic pe baza adăugării de melamină ignifug într-o altă cerere de brevet.
4. TPU pentru folie de protecție a vopselei auto
Folia de protecție a vopselei auto este o folie de protecție care izolează suprafața vopselei de aer după instalare, previne ploaia acidă, oxidarea, zgârieturile și oferă protecție de lungă durată pentru suprafața vopselei. Funcția sa principală este de a proteja suprafața vopselei mașinii după instalare. Folia de protecție a vopselei constă, în general, din trei straturi, cu un strat de auto-vindecare pe suprafață, un film polimeric în mijloc și un adeziv acrilic sensibil la presiune pe stratul inferior. TPU este unul dintre principalele materiale pentru prepararea filmelor polimerice intermediare.
Cerințele de performanță pentru TPU utilizat în filmul de protecție a vopselei sunt următoarele: rezistență la zgârieturi, transparență ridicată (transmitanța luminii> 95%), flexibilitate la temperatură scăzută, rezistență la temperatură ridicată, rezistență la tracțiune> 50MPa, alungire> 400% și Shore A interval de duritate 87-93; Cea mai importantă performanță este rezistența la intemperii, care include rezistența la îmbătrânirea UV, degradarea oxidativă termică și hidroliză.
Produsele mature în prezent sunt TPU alifatic preparat din diizocianat de diciclohexil (H12MDI) și policaprolactonă diol ca materii prime. TPU aromatic obișnuit devine vizibil galben după o zi de iradiere UV, în timp ce TPU alifatic utilizat pentru folie de ambalaj auto își poate menține coeficientul de îngălbenire fără modificări semnificative în aceleași condiții.
Poli (ε – caprolactonă) TPU are o performanță mai echilibrată în comparație cu polieterul și poliesterul TPU. Pe de o parte, poate prezenta o rezistență excelentă la rupere a poliesterului TPU obișnuit, în timp ce, pe de altă parte, demonstrează, de asemenea, o deformare permanentă remarcabilă la compresie scăzută și o performanță ridicată la rebound a polieterului TPU, fiind astfel utilizat pe scară largă pe piață.
Datorită cerințelor diferite de rentabilitate a produsului după segmentarea pieței, odată cu îmbunătățirea tehnologiei de acoperire a suprafeței și a capacității de ajustare a formulei adezive, există, de asemenea, șansa ca polieterul sau poliesterul obișnuit H12MDI TPU alifatic să fie aplicat pe foliile de protecție a vopselei în viitor.
5. TPU pe bază de bio
Metoda comună pentru prepararea TPU pe bază de bio este introducerea de monomeri sau intermediari pe bază de bio în timpul procesului de polimerizare, cum ar fi izocianați pe bază de bio (cum ar fi MDI, PDI), polioli pe bază de bio, etc. Dintre aceștia, izocianați pe bază de bio sunt relativ rare în pe piață, în timp ce poliolii pe bază de bio sunt mai des întâlniți.
În ceea ce privește izocianați pe bază de bio, încă din 2000, BASF, Covestro și alții au investit mult efort în cercetarea PDI, iar primul lot de produse PDI a fost introdus pe piață în 2015-2016. Wanhua Chemical a dezvoltat produse TPU 100% pe bază de bio, folosind PDI pe bază de bio, fabricat din aragaz de porumb.
În ceea ce privește poliolii pe bază de bio, include politetrafluoretilenă pe bază de bio (PTMEG), 1,4-butandiol (BDO), 1,3-propandiol (PDO), polioli de poliester pe bază de bio, polioli de polieter pe bază de bio etc.
În prezent, mai mulți producători de TPU au lansat TPU pe bază de bio, a cărui performanță este comparabilă cu TPU tradițional pe bază de petrochimic. Principala diferență dintre aceste TPU bazate pe bio constă în nivelul de conținut pe bază de bio, variind în general de la 30% la 40%, unele chiar atingând niveluri mai ridicate. În comparație cu TPU pe bază de petrochimic tradițional, TPU pe bază de bio are avantaje precum reducerea emisiilor de carbon, regenerarea durabilă a materiilor prime, producția ecologică și conservarea resurselor. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical șiLinghua noi materialeși-au lansat mărcile TPU bazate pe bio, iar reducerea carbonului și durabilitatea sunt, de asemenea, direcții cheie pentru dezvoltarea TPU în viitor.
Ora postării: Aug-09-2024