TPU je polyuretanový termoplastický elastomer, což je vícefázový blokový kopolymer složený z diisokyanátů, polyolů a prodlužovačů řetězce. Jako vysoce výkonný elastomer má TPU širokou škálu produktových směrů a je široce používán v každodenních potřebách, sportovním vybavení, hračkách, dekorativních materiálech a dalších oblastech, jako jsou materiály na boty, hadice, kabely, lékařské přístroje atd.
V současné době mezi hlavní výrobce surovin TPU patří BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Nové materiály Linghuaa tak dále. S uspořádáním a rozšiřováním kapacity tuzemských podniků je v současnosti průmysl TPU vysoce konkurenční. V oblasti špičkových aplikací však stále spoléhá na dovoz, což je také oblast, ve které Čína potřebuje dosáhnout průlomu. Pojďme si promluvit o budoucích tržních vyhlídkách produktů TPU.
1. Superkritická pěna E-TPU
V roce 2012 Adidas a BASF společně vyvinuly značku běžeckých bot EnergyBoost, která jako materiál mezipodešve používá pěnový TPU (obchodní název infinergy). Díky použití polyetherového TPU s tvrdostí Shore A 80-85 jako substrátu si ve srovnání s mezipodešví EVA mohou pěnové mezipodešve TPU stále zachovat dobrou elasticitu a měkkost v prostředí pod 0 °C, což zlepšuje pohodlí při nošení a je široce uznáváno v trhu.
2. Vlákny vyztužený modifikovaný TPU kompozitní materiál
TPU má dobrou odolnost proti nárazu, ale v některých aplikacích je vyžadován vysoký modul pružnosti a velmi tvrdé materiály. Modifikace vyztužení skleněnými vlákny je běžně používanou technikou ke zvýšení modulu pružnosti materiálů. Prostřednictvím modifikace lze získat termoplastické kompozitní materiály s mnoha výhodami, jako je vysoký modul pružnosti, dobrá izolace, silná tepelná odolnost, dobrá elastická regenerace, dobrá odolnost proti korozi, odolnost proti nárazu, nízký koeficient roztažnosti a rozměrová stabilita.
Společnost BASF ve svém patentu zavedla technologii přípravy TPU vyztuženého skelnými vlákny s vysokým modulem s použitím krátkých skleněných vláken. TPU s tvrdostí Shore D 83 byl syntetizován smícháním polytetrafluorethylenglykolu (PTMEG, Mn=1000), MDI a 1,4-butandiolu (BDO) s 1,3-propandiolem jako surovinami. Tento TPU byl smíchán se skleněným vláknem v hmotnostním poměru 52:48, aby se získal kompozitní materiál s modulem pružnosti 18,3 GPa a pevností v tahu 244 MPa.
Kromě skleněných vláken existují také zprávy o produktech využívajících kompozitní TPU z uhlíkových vláken, jako je kompozitní deska z uhlíkových vláken/TPU společnosti Covestro Maezio, která má modul pružnosti až 100 GPa a nižší hustotu než kovy.
3. Bezhalogenový samozhášecí TPU
TPU má vysokou pevnost, vysokou houževnatost, vynikající odolnost proti opotřebení a další vlastnosti, díky čemuž je velmi vhodným materiálem pláště pro vodiče a kabely. Ale v oblastech použití, jako jsou nabíjecí stanice, je vyžadována vyšší samozhášecí schopnost. Obecně existují dva způsoby, jak zlepšit samozhášecí výkon TPU. Jedním z nich je reaktivní modifikace zpomalující hoření, která zahrnuje zavedení materiálů zpomalujících hoření, jako jsou polyoly nebo isokyanáty obsahující fosfor, dusík a další prvky, do syntézy TPU prostřednictvím chemické vazby; Druhým je aditivní modifikace retardéru hoření, která zahrnuje použití TPU jako substrátu a přidání retardérů hoření pro míchání taveniny.
Reaktivní modifikace může změnit strukturu TPU, ale když je množství přísady zpomalující hoření velké, síla TPU se snižuje, výkon zpracování se zhoršuje a přidání malého množství nemůže dosáhnout požadované úrovně zpomalovače hoření. V současné době neexistuje žádný komerčně dostupný produkt s vysokým zpomalením hoření, který by skutečně vyhovoval použití nabíjecích stanic.
Bývalý Bayer MaterialScience (nyní Kostron) kdysi v patentu zavedl organický fosfor obsahující polyol (IHPO) na bázi fosfinoxidu. Polyether TPU syntetizovaný z IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI a BDO vykazuje vynikající zpomalení hoření a mechanické vlastnosti. Proces vytlačování je hladký a povrch produktu je hladký.
Přidání bezhalogenových zpomalovačů hoření je v současnosti nejběžněji používanou technickou cestou pro přípravu bezhalogenového zpomalovače hoření TPU. Obecně se samozhášecí přísady na bázi fosforu, dusíku, křemíku, boru kombinují nebo se jako retardéry hoření používají hydroxidy kovů. Vzhledem k inherentní hořlavosti TPU je často vyžadováno množství náplně zpomalující hoření více než 30 %, aby se během spalování vytvořila stabilní vrstva zpomalující hoření. Pokud je však množství přidaného zpomalovače hoření velké, zpomalovač hoření je nerovnoměrně rozptýlen v substrátu TPU a mechanické vlastnosti zpomalovače hoření TPU nejsou ideální, což také omezuje jeho použití a propagaci v oblastech, jako jsou hadice, fólie a kabely.
Patent BASF zavádí technologii TPU zpomalující hoření, která míchá melaminpolyfosfát a derivát kyseliny fosfinové obsahující fosfor jako retardéry hoření s TPU s hmotnostní průměrnou molekulovou hmotností vyšší než 150 kDa. Bylo zjištěno, že účinnost zpomalování hoření se významně zlepšila při dosažení vysoké pevnosti v tahu.
Pro další zvýšení pevnosti materiálu v tahu zavádí patent společnosti BASF způsob přípravy předsměsi síťovacích činidel obsahujících isokyanáty. Přidání 2 % tohoto typu předsměsi do kompozice, která splňuje požadavky na zpomalovač hoření UL94V-0, může zvýšit pevnost materiálu v tahu z 35 MPa na 40 MPa při zachování odolnosti proti hoření V-0.
Pro zlepšení odolnosti proti tepelnému stárnutí TPU zpomalujícího hoření, patentSpolečnost Linghua New Materials Companytaké zavádí způsob použití povrchově potažených hydroxidů kovů jako retardérů hoření. Aby se zlepšila odolnost proti hydrolýze TPU zpomalující hoření,Společnost Linghua New Materials Companyzavedl uhličitan kovu na základě přidání melaminového zpomalovače hoření v jiné patentové přihlášce.
4. TPU pro ochranu laku automobilů
Ochranná fólie autolaku je ochranná fólie, která po instalaci izoluje povrch laku od vzduchu, zabraňuje kyselým dešťům, oxidaci, poškrábání a poskytuje dlouhotrvající ochranu povrchu laku. Jeho hlavní funkcí je ochrana povrchu laku auta po instalaci. Fólie na ochranu laku se obecně skládá ze tří vrstev, se samoopravným povlakem na povrchu, polymerovým filmem uprostřed a akrylovým lepidlem citlivým na tlak na spodní vrstvě. TPU je jedním z hlavních materiálů pro přípravu meziproduktových polymerních filmů.
Výkonové požadavky na TPU používané v ochranné fólii laku jsou následující: odolnost proti poškrábání, vysoká průhlednost (propustnost světla > 95 %), flexibilita při nízkých teplotách, odolnost proti vysokým teplotám, pevnost v tahu > 50 MPa, tažnost > 400 % a Shore A rozsah tvrdosti 87-93; Nejdůležitější vlastností je odolnost proti povětrnostním vlivům, která zahrnuje odolnost proti UV stárnutí, tepelné oxidační degradaci a hydrolýze.
V současnosti vyzrálé produkty jsou alifatické TPU připravené z dicyklohexyldiisokyanátu (H12MDI) a polykaprolaktondiolu jako surovin. Obyčejný aromatický TPU viditelně zežloutne po jednom dni UV záření, zatímco alifatický TPU používaný pro autofólii si za stejných podmínek dokáže udržet koeficient žloutnutí bez výrazných změn.
Poly (ε – kaprolakton) TPU má vyváženější výkon ve srovnání s polyetherovým a polyesterovým TPU. Na jedné straně může vykazovat vynikající odolnost proti roztržení běžného polyesterového TPU, zatímco na druhé straně také vykazuje vynikající nízkou kompresi trvalou deformaci a vysoký odrazový výkon polyetherového TPU, takže je na trhu široce používán.
Vzhledem k různým požadavkům na nákladovou efektivitu produktu po segmentaci trhu, se zlepšením technologie povrchového lakování a schopnosti úpravy složení lepidla existuje také šance na použití polyetheru nebo obyčejného polyesteru H12MDI alifatického TPU v budoucnu na ochranné fólie laku.
5. TPU na biologické bázi
Běžnou metodou pro přípravu TPU na biologické bázi je zavádění monomerů nebo meziproduktů na biologické bázi během polymeračního procesu, jako jsou izokyanáty na biologické bázi (jako MDI, PDI), polyoly na biologické bázi atd. Mezi nimi jsou izokyanáty na biologické bázi relativně vzácné v trhu, zatímco polyoly na biologické bázi jsou běžnější.
Pokud jde o izokyanáty na biologické bázi, BASF, Covestro a další již v roce 2000 investovaly velké úsilí do výzkumu PDI a první várka produktů PDI byla uvedena na trh v letech 2015-2016. Wanhua Chemical vyvinula 100% bio produkty TPU využívající bio PDI vyrobené z kukuřičných stonků.
Pokud jde o polyoly na bio bázi, zahrnuje biopolytetrafluorethylen (PTMEG), 1,4-butandiol na bio bázi (BDO), 1,3-propandiol na bio bázi (PDO), polyesterpolyoly na bio bázi, polyetherpolyoly na bio bázi atd.
V současné době uvedlo několik výrobců TPU na trh bio TPU, jehož výkon je srovnatelný s tradičním TPU na petrochemické bázi. Hlavní rozdíl mezi těmito TPU na bio bázi spočívá v úrovni obsahu na bio bázi, který se obecně pohybuje od 30 % do 40 %, přičemž některé dosahují dokonce vyšších úrovní. Ve srovnání s tradičním petrochemickým TPU má TPU na biologické bázi výhody, jako je snížení emisí uhlíku, udržitelná regenerace surovin, ekologická výroba a ochrana zdrojů. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical aNové materiály Linghuauvedli na trh své značky TPU založené na biotechnologiích a snížení uhlíku a udržitelnost jsou také klíčovými směry budoucího vývoje TPU.
Čas odeslání: srpen-09-2024