ТПУ је полиуретански термопластични еластомер, који је вишефазни блок кополимер састављен од диизоцијаната, полиола и продужавача ланца. Као високоперформансни еластомер, ТПУ има широк спектар производних праваца и широко се користи у свакодневним потрепштинама, спортској опреми, играчкама, декоративним материјалима и другим областима, као што су материјали за обућу, црева, каблови, медицински уређаји итд.
Тренутно, главни произвођачи сировина за ТПУ укључују BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Лингхуа нови материјали, и тако даље. Са распоредом и ширењем капацитета домаћих предузећа, ТПУ индустрија је тренутно веома конкурентна. Међутим, у области висококвалитетне примене, она се и даље ослања на увоз, што је такође област у којој Кина треба да постигне пробој. Хајде да разговарамо о будућим тржишним изгледима ТПУ производа.
1. Суперкритични пењени E-TPU
Године 2012, Адидас и БАСФ су заједнички развили бренд патика за трчање EnergyBoost, који користи пенасти ТПУ (трговачки назив Infinergy) као материјал средњег ђона. Због употребе полиетерског ТПУ-а са тврдоћом по Шору А од 80-85 као подлоге, у поређењу са ЕВА средњим ђоновима, пенасти ТПУ средњи ђонови и даље могу да одрже добру еластичност и мекоћу у окружењима испод 0 ℃, што побољшава удобност ношења и широко је препознато на тржишту.
2. Модификовани ТПУ композитни материјал ојачан влакнима
ТПУ има добру отпорност на ударце, али у неким применама су потребни висок модул еластичности и веома тврди материјали. Модификација арматуре од стаклених влакана је често коришћена техника за повећање модула еластичности материјала. Модификацијом се могу добити термопластични композитни материјали са многим предностима као што су висок модул еластичности, добра изолација, јака отпорност на топлоту, добре перформансе еластичног опоравка, добра отпорност на корозију, отпорност на ударце, низак коефицијент ширења и димензионална стабилност.
Компанија BASF је у свом патенту представила технологију за припрему високомодуларног ТПУ ојачаног фибергласом коришћењем кратких стаклених влакана. ТПУ са тврдоћом по Шору D од 83 синтетисан је мешањем политетрафлуороетилен гликола (PTMEG, Mn=1000), MDI и 1,4-бутандиола (BDO) са 1,3-пропандиолом као сировинама. Овај ТПУ је помешан са стакленим влакнима у масеном односу 52:48 да би се добио композитни материјал са модулом еластичности од 18,3 GPa и затезном чврстоћом од 244 MPa.
Поред стаклених влакана, постоје и извештаји о производима који користе ТПУ од угљеничних влакана, као што је композитна плоча од угљеничних влакана/ТПУ компаније Covestro, Maezio, која има модул еластичности до 100GPa и мању густину од метала.
3. ТПУ отпоран на пламен без халогена
ТПУ има високу чврстоћу, високу жилавост, одличну отпорност на хабање и друга својства, што га чини веома погодним материјалом за плашт жица и каблова. Међутим, у областима примене као што су станице за пуњење, потребна је већа отпорност на пламен. Генерално постоје два начина за побољшање перформанси успоравања пламена ТПУ-а. Један је реактивна модификација успоравања пламена, која укључује увођење материјала за успоравање пламена као што су полиоли или изоцијанати који садрже фосфор, азот и друге елементе у синтезу ТПУ-а путем хемијског везивања; Други је адитивна модификација успоравања пламена, која укључује употребу ТПУ-а као подлоге и додавање успоравача пламена за мешање растопа.
Реактивна модификација може променити структуру ТПУ-а, али када је количина адитива за успоравање пламена велика, чврстоћа ТПУ-а се смањује, перформансе обраде се погоршавају, а додавањем мале количине не може се постићи потребан ниво успоравања пламена. Тренутно не постоји комерцијално доступан производ са високим садржајем успоравања пламена који заиста може да задовољи потребе пуњачких станица.
Бивши Бајер МатеријалСајенс (сада Кострон) је једном приликом у патенту представио органски полиол који садржи фосфор (IHPO) на бази фосфин оксида. Полиетер ТПУ синтетисан из IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI и BDO показује одлична својства отпорности на пламен и механичка својства. Процес екструзије је гладак, а површина производа је глатка.
Додавање успоривача пламена без халогена тренутно је најчешће коришћени технички поступак за припрему ТПУ успоривача пламена без халогена. Генерално, успоривачи пламена на бази фосфора, азота, силицијума или бора се мешају или се метални хидроксиди користе као успоривачи пламена. Због инхерентне запаљивости ТПУ-а, често је потребна количина успоривача пламена већа од 30% да би се формирао стабилан слој успоривача пламена током сагоревања. Међутим, када је количина додатог успоривача пламена велика, успоривач пламена је неравномерно диспергован у ТПУ подлози, а механичка својства ТПУ успоривача пламена нису идеална, што такође ограничава његову примену и промоцију у областима као што су црева, филмови и каблови.
Патент компаније BASF уводи технологију успоравања пламена ТПУ, која комбинује меламин полифосфат и дериват фосфинске киселине који садржи фосфор као успориваче пламена са ТПУ-ом са просечном молекулском тежином већом од 150 kDa. Утврђено је да су перформансе успоравања пламена значајно побољшане уз постизање високе затезне чврстоће.
Да би се додатно побољшала затезна чврстоћа материјала, BASF-ов патент уводи метод за припрему мастербача за умрежавање који садржи изоцијанате. Додавање 2% ове врсте мастербача у састав који испуњава захтеве за успоравање пламена UL94V-0 може повећати затезну чврстоћу материјала са 35MPa на 40MPa, уз одржавање перформанси успоравања пламена V-0.
Да би се побољшала отпорност ТПУ-а на топлотно старење, патент одКомпанија за нове материјале Лингхуатакође представља метод коришћења површински обложених металних хидроксида као успоривача пламена. Да би се побољшала отпорност на хидролизу успоривача пламена ТПУ,Компанија за нове материјале Лингхуаувео је метални карбонат на основу додавања меламинског успоривача пламена у другој патентној пријави.
4. ТПУ за заштитну фолију за аутомобилску боју
Заштитна фолија за фарбу аутомобила је заштитна фолија која изолује површину боје од ваздуха након постављања, спречава киселе кише, оксидацију, огреботине и пружа дуготрајну заштиту површине боје. Њена главна функција је заштита површине боје аутомобила након постављања. Заштитна фолија за фарбу се генерално састоји од три слоја, са самозалепљујућим премазом на површини, полимерним филмом у средини и акрилним лепком осетљивим на притисак на доњем слоју. ТПУ је један од главних материјала за припрему средњих полимерних филмова.
Захтеви за перформансе ТПУ који се користи у заштитној фолији за боју су следећи: отпорност на гребање, висока транспарентност (пропустљивост светлости > 95%), флексибилност на ниским температурама, отпорност на високе температуре, затезна чврстоћа > 50 МПа, издужење > 400% и тврдоћа по Шору А од 87-93; Најважнија перформанса је отпорност на временске услове, која укључује отпорност на УВ старење, термичку оксидативну деградацију и хидролизу.
Тренутно зрели производи су алифатични ТПУ припремљени од дициклохексил диизоцијаната (H12MDI) и поликапролактон диола као сировина. Обични ароматични ТПУ видљиво постаје жути након једног дана УВ зрачења, док алифатични ТПУ који се користи за фолије за облагање аутомобила може задржати свој коефицијент жутила без значајних промена под истим условима.
Поли (ε-капролактон) ТПУ има уравнотеженије перформансе у поређењу са полиетерским и полиестерским ТПУ. С једне стране, може показати одличну отпорност на кидање обичног полиестерског ТПУ, док с друге стране такође показује изванредну ниску трајну деформацију при компресији и високе перформансе одбијања полиетерског ТПУ, због чега се широко користи на тржишту.
Због различитих захтева за исплативост производа након сегментације тржишта, са побољшањем технологије површинског премаза и могућности подешавања формуле лепка, постоји и могућност да се полиетер или обични полиестер H12MDI алифатични ТПУ примењују на заштитне филмове за боју у будућности.
5. Биобазирани ТПУ
Уобичајена метода за припрему био-базираног ТПУ-а је увођење био-базираних мономера или интермедијера током процеса полимеризације, као што су био-базирани изоцијанати (као што су MDI, PDI), био-базирани полиоли итд. Међу њима, био-базирани изоцијанати су релативно ретки на тржишту, док су био-базирани полиоли чешћи.
Што се тиче био-базираних изоцијаната, још 2000. године, BASF, Covestro и други су уложили много труда у истраживање PDI-ја, а прва серија PDI производа је пласирана на тржиште 2015-2016. године. Wanhua Chemical је развио 100% био-базиране TPU производе користећи био-базирани PDI направљен од кукурузних зрна.
Што се тиче био-базираних полиола, то укључује био-базирани политетрафлуороетилен (PTMEG), био-базирани 1,4-бутандиол (BDO), био-базирани 1,3-пропандиол (PDO), био-базиране полиестер полиоле, био-базиране полиетер полиоле итд.
Тренутно, више произвођача ТПУ-а је лансирало ТПУ на био-бази, чије су перформансе упоредиве са традиционалним ТПУ-ом на петрохемијској бази. Главна разлика између ових ТПУ-а на био-бази лежи у нивоу садржаја био-базе, који се генерално креће од 30% до 40%, а неки чак постижу и веће нивое. У поређењу са традиционалним ТПУ-ом на петрохемијској бази, ТПУ на био-бази има предности као што су смањење емисије угљеника, одржива регенерација сировина, зелена производња и очување ресурса. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical иЛингхуа нови материјалилансирали су своје брендове ТПУ материјала на био-бази, а смањење емисије угљеника и одрживост су такође кључни правци за развој ТПУ материјала у будућности.
Време објаве: 09.08.2024.