TPU je poliuretanski termoplastični elastomer, višefazni blok kopolimer sastavljen od diizocijanata, poliola i produživača lanca. Kao visokoučinkoviti elastomer, TPU ima širok raspon proizvodnih smjernica i široko se koristi u svakodnevnim potrepštinama, sportskoj opremi, igračkama, ukrasnim materijalima i drugim područjima, kao što su materijali za obuću, crijeva, kabeli, medicinski uređaji itd.
Trenutno su glavni proizvođači sirovina za TPU tvrtke BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linhua novi materijali, i tako dalje. S obzirom na raspored i širenje kapaciteta domaćih poduzeća, industrija TPU-a trenutno je vrlo konkurentna. Međutim, u području vrhunskih primjena još uvijek se oslanja na uvoz, što je također područje u kojem Kina treba postići napredak. Razgovarajmo o budućim tržišnim izgledima TPU proizvoda.
1. Superkritični pjenušavi E-TPU
Godine 2012. Adidas i BASF zajednički su razvili marku tenisica za trčanje EnergyBoost, koja koristi pjenasti TPU (trgovački naziv Infinergy) kao materijal međupotplata. Zbog upotrebe polieterskog TPU-a s tvrdoćom Shore A od 80-85 kao podloge, u usporedbi s međupotplatima od EVA, pjenasti TPU međupotplati i dalje mogu održati dobru elastičnost i mekoću u okruženjima ispod 0 ℃, što poboljšava udobnost nošenja i široko je prepoznato na tržištu.
2. Modificirani TPU kompozitni materijal ojačan vlaknima
TPU ima dobru otpornost na udarce, ali u nekim primjenama potreban je visok modul elastičnosti i vrlo tvrdi materijali. Modifikacija ojačanja staklenim vlaknima često se koristi za povećanje modula elastičnosti materijala. Modifikacijom se mogu dobiti termoplastični kompozitni materijali s mnogim prednostima kao što su visok modul elastičnosti, dobra izolacija, jaka otpornost na toplinu, dobra elastična oporavka, dobra otpornost na koroziju, otpornost na udarce, nizak koeficijent širenja i dimenzijska stabilnost.
BASF je u svom patentu predstavio tehnologiju za pripremu visokomodularnog TPU ojačanog staklenim vlaknima korištenjem kratkih staklenih vlakana. TPU s tvrdoćom Shore D od 83 sintetiziran je miješanjem politetrafluoroetilen glikola (PTMEG, Mn=1000), MDI-ja i 1,4-butandiola (BDO) s 1,3-propandiolom kao sirovinama. Ovaj TPU je pomiješan sa staklenim vlaknima u masenom omjeru 52:48 kako bi se dobio kompozitni materijal s modulom elastičnosti od 18,3 GPa i vlačnom čvrstoćom od 244 MPa.
Osim staklenih vlakana, postoje i izvješća o proizvodima koji koriste TPU kompozit od karbonskih vlakana, poput Covestrove Maezio kompozitne ploče od karbonskih vlakana/TPU-a, koja ima modul elastičnosti do 100 GPa i nižu gustoću od metala.
3. TPU otporan na plamen bez halogena
TPU ima visoku čvrstoću, visoku žilavost, izvrsnu otpornost na habanje i druga svojstva, što ga čini vrlo prikladnim materijalom za plašt žica i kabela. No, u područjima primjene kao što su stanice za punjenje, potrebna je veća otpornost na plamen. Općenito postoje dva načina za poboljšanje performansi usporavanja plamena TPU-a. Jedan je reaktivna modifikacija usporavanja plamena, koja uključuje uvođenje materijala usporivača plamena poput poliola ili izocijanata koji sadrže fosfor, dušik i druge elemente u sintezu TPU-a kemijskim vezanjem; Drugi je aditivna modifikacija usporivača plamena, koja uključuje korištenje TPU-a kao podloge i dodavanje usporivača plamena za miješanje taline.
Reaktivna modifikacija može promijeniti strukturu TPU-a, ali kada je količina aditiva usporivača gorenja velika, čvrstoća TPU-a se smanjuje, performanse obrade se pogoršavaju, a dodavanjem male količine ne može se postići potrebna razina usporavanja gorenja. Trenutno ne postoji komercijalno dostupan proizvod s visokim učinkom usporavanja gorenja koji može zaista zadovoljiti primjenu stanica za punjenje.
Bivši Bayer MaterialScience (sada Kostron) jednom je u patentu predstavio organski poliol koji sadrži fosfor (IHPO) na bazi fosfin oksida. Polieter TPU sintetiziran iz IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI i BDO pokazuje izvrsna svojstva usporavanja plamena i mehanička svojstva. Proces ekstruzije je gladak, a površina proizvoda glatka.
Dodavanje usporivača gorenja bez halogena trenutno je najčešće korišteni tehnički put za pripremu TPU-a usporivača gorenja bez halogena. Općenito se usporivači gorenja na bazi fosfora, dušika, silicija ili bora miješaju ili se kao usporivači gorenja koriste metalni hidroksidi. Zbog inherentne zapaljivosti TPU-a, često je potrebna količina usporivača gorenja veća od 30% kako bi se tijekom izgaranja formirao stabilan sloj usporivača gorenja. Međutim, kada je dodana količina usporivača gorenja velika, usporivač gorenja se neravnomjerno raspršuje u TPU podlozi, a mehanička svojstva TPU-a usporivača gorenja nisu idealna, što također ograničava njegovu primjenu i promociju u područjima kao što su crijeva, filmovi i kabeli.
BASF-ov patent uvodi tehnologiju TPU-a usporivača gorenja, koja miješa melamin polifosfat i derivat fosfinske kiseline koji sadrži fosfor kao usporivače gorenja s TPU-om prosječne molekularne težine veće od 150 kDa. Utvrđeno je da su performanse usporivača gorenja značajno poboljšane uz postizanje visoke vlačne čvrstoće.
Kako bi se dodatno poboljšala vlačna čvrstoća materijala, BASF-ov patent uvodi metodu za pripremu masterbatcha za umrežavanje koji sadrži izocijanate. Dodavanje 2% ove vrste masterbatcha sastavu koji zadovoljava zahtjeve usporivača gorenja UL94V-0 može povećati vlačnu čvrstoću materijala s 35 MPa na 40 MPa uz održavanje performansi usporivača gorenja V-0.
Kako bi se poboljšala otpornost na toplinsko starenje TPU-a koji usporava plamen, patent odTvrtka za nove materijale Linghuatakođer uvodi metodu korištenja površinski obloženih metalnih hidroksida kao usporivača gorenja. Kako bi se poboljšala otpornost na hidrolizu usporavajućeg TPU-a,Tvrtka za nove materijale Linghuau drugoj patentnoj prijavi uveo je metalni karbonat na temelju dodavanja melaminskog usporivača gorenja.
4. TPU za zaštitnu foliju za automobilsku boju
Zaštitna folija za lak automobila je zaštitna folija koja izolira površinu laka od zraka nakon ugradnje, sprječava kisele kiše, oksidaciju, ogrebotine i pruža dugotrajnu zaštitu površine laka. Njena glavna funkcija je zaštititi površinu laka automobila nakon ugradnje. Zaštitna folija za lak općenito se sastoji od tri sloja, sa samoobnavljajućim 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 TPU-a koji se koristi u zaštitnoj foliji za boju su sljedeći: otpornost na ogrebotine, visoka prozirnost (propusnost svjetlosti > 95%), fleksibilnost na niskim temperaturama, otpornost na visoke temperature, vlačna čvrstoća > 50 MPa, istezanje > 400% i tvrdoća Shore A u rasponu od 87-93; Najvažnija performansa je otpornost na vremenske uvjete, koja uključuje otpornost na UV starenje, toplinsku oksidativnu degradaciju i hidrolizu.
Trenutno zreli proizvodi su alifatski TPU pripremljen od dicikloheksil diizocijanata (H12MDI) i polikaprolakton diola kao sirovina. Obični aromatski TPU vidljivo požuti nakon jednog dana UV zračenja, dok alifatski TPU koji se koristi za folije za oblaganje automobila može održati svoj koeficijent žutila bez značajnih promjena pod istim uvjetima.
Poli (ε-kaprolakton) TPU ima uravnoteženije performanse u usporedbi s polieterskim i poliesterskim TPU. S jedne strane, može pokazati izvrsnu otpornost na kidanje običnog poliesterskog TPU-a, dok s druge strane također pokazuje izvanredne niske trajne deformacije pri kompresiji i visoke performanse odbijanja polieterskog TPU-a, zbog čega se široko koristi na tržištu.
Zbog različitih zahtjeva za isplativost proizvoda nakon segmentacije tržišta, s poboljšanjem tehnologije površinskog premaza i mogućnosti prilagodbe formule ljepila, postoji i mogućnost da se polieter ili obični poliester H12MDI alifatski TPU primijeni na zaštitne folije za boju u budućnosti.
5. Biobazirani TPU
Uobičajena metoda za pripremu biobaziranog TPU-a je uvođenje biobaziranih monomera ili međuprodukata tijekom procesa polimerizacije, kao što su biobazirani izocijanati (kao što su MDI, PDI), biobazirani polioli itd. Među njima, biobazirani izocijanati su relativno rijetki na tržištu, dok su biobazirani polioli češći.
Što se tiče bioizocijanata, još 2000. godine, BASF, Covestro i drugi uložili su mnogo truda u istraživanje PDI-ja, a prva serija PDI proizvoda plasirana je na tržište 2015.-2016. Wanhua Chemical razvio je 100% bioizocijanatne proizvode koristeći bioizocijanat napravljen od kukuruznih zrna.
Što se tiče bio poliola, to uključuje bio politetrafluoroetilen (PTMEG), bio 1,4-butandiol (BDO), bio 1,3-propandiol (PDO), bio poliester poliole, bio polieterske poliole itd.
Trenutno je više proizvođača TPU-a lansiralo TPU na biološkoj bazi, čije su performanse usporedive s tradicionalnim TPU-om na bazi petrokemijskih materijala. Glavna razlika između ovih TPU-ova na biološkoj bazi leži u razini udjela bioloških sastojaka, koja se općenito kreće od 30% do 40%, a neki postižu i više razine. U usporedbi s tradicionalnim TPU-om na bazi petrokemijskih materijala, TPU na biološkoj bazi ima prednosti kao što su smanjenje emisija ugljika, održiva regeneracija sirovina, zelena proizvodnja i očuvanje resursa. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical iLinhua novi materijalilansirali su svoje biobazirane TPU brendove, a smanjenje ugljika i održivost također su ključni smjerovi za razvoj TPU-a u budućnosti.
Vrijeme objave: 09.08.2024.