TPU je polyurethanový termoplastický elastomer, což je vícefázový blokový kopolymer složený z diisokyanátů, polyolů a prodloužení řetězce. Jako vysoce výkonný elastomer má TPU širokou škálu směrů produktů a je široce používána v denních potřebách, sportovním vybavení, hračkách, dekorativních materiálech a dalších oborech, jako jsou materiály boty, hadice, kabely, lékařské zařízení atd.
V současné době patří hlavní výrobce surovin TPU BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua nové materiály, a tak dále. S rozložením a rozšiřováním kapacity domácích podniků je průmysl TPU v současné době vysoce konkurenceschopný. V oblasti high-end se však stále spoléhá na dovozy, což je také oblast, do které musí Čína dosáhnout průlomu. Pojďme mluvit o budoucích tržních vyhlídkách na produkty TPU.
1. Superkritické pěny e-tpu
V roce 2012 společnost Adidas a BASF společně vyvinuly značku běžecké boty EnergyBoost, která jako materiál mezipodečtí používá pěnové TPU (obchodní název Infinergy). Vzhledem k použití polyetheru TPU s pobřeží tvrdosti 80-85 jako substrátu, ve srovnání s mezipodniky EVA, si mohou v mezipodmích TPU stále udržovat dobrou elasticitu a měkkost v prostředích pod 0 ℃, což zlepšuje pohodlí a je na trhu široce rozpoznáno.
2. vláknitý zesílený modifikovaný kompozitní materiál TPU
TPU má dobrý dopad na odpor, ale v některých aplikacích je vyžadován vysoký elastický modul a velmi tvrdé materiály. Modifikace vyztužení ze skleněných vláken je běžně používanou technikou ke zvýšení elastického modulu materiálů. Prostřednictvím modifikace lze získat termoplastické kompozitní materiály s mnoha výhodami, jako je vysoký elastický modul, dobrá izolace, silná odolnost proti teplu, dobrá výkonnost elastického zotavení, dobrá odolnost proti korozi, odolnost proti nárazu, nízký koeficient expanze a rozměrová stabilita.
BASF zavedl technologii pro přípravu TPU ze skleněných vláken s vysokým modulem pomocí skleněných krátkých vláken ve svém patentu. TPU s tvrdostí 83 pobřeží byl syntetizován smícháním polytetrafluorethyleethyleetlylenglykolu (PTMEG, Mn = 1000), MDI a 1,4-butanediol (BDO) s 1,3-propandiolem jako suroviny. Tento TPU byl složen se skleněným vláknem v hmotnostním poměru 52:48, aby se získal kompozitní materiál s elastickým modulem 18,3 GPa a pevností v tahu 244 MPa.
Kromě skleněných vláken existují také zprávy o produktech používajících TPU z uhlíkových vláken, jako je Covestro's Maezio Carbon Fiber/TPU Composite Board, která má elastický modul až 100GPA a nižší hustotu než kovy.
3. retardér bez halogenu TPU
TPU má vysokou pevnost, vysokou houževnatost, vynikající odolnost proti opotřebení a další vlastnosti, což z něj činí velmi vhodný materiál pro dráty a kabely. Ale v aplikačních polích, jako jsou nabíjecí stanice, je vyžadována vyšší zpomalení hoření. Obecně existují dva způsoby, jak zlepšit výkon TPU. Jedním z nich je modifikace reaktivního zpomalení hoření, která zahrnuje zavedení materiálů zpomalujícího hoření, jako jsou polyoly nebo isokyanáty obsahující fosfor, dusík a další prvky do syntézy TPU chemickou vazbou; Druhým je modifikace aditivního zpomalení hoření, která zahrnuje použití TPU jako substrátu a přidání retardérů hoření pro míchání taveniny.
Reaktivní modifikace může změnit strukturu TPU, ale když je množství aditivního zpomalení hoření velké, síla TPU se snižuje, výkon zpracování se zhoršuje a přidání malého množství nemůže dosáhnout požadované úrovně zpomalení hoření. V současné době neexistuje žádný komerčně dostupný produkt s vysokým zpomalením plamene, který by mohl skutečně splňovat aplikaci nabíjecích stanic.
Bývalý Bayer MaterialScience (nyní Kostron) kdysi představil organický fosfor obsahující polyol (IHPO) založený na oxidu fosfinu u patentu. 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 retardantů bez halogenu bez halogenu je v současné době nejčastěji používanou technickou cestou pro přípravu TPU bez halogenu. Obecně jsou sloučeny kovové hydroxidy na bázi hořlavého na bázi fosforu, na bázi křemíku na bázi křemíku, retardéry hoření na bázi boru, které se používají kovové hydroxidy. Vzhledem k přirozené hořlavosti TPU je k vytvoření stabilní vrstvy zpomalující hoření během spalování často vyžadováno množství retardéru hoření více než 30%. Když je však množství přidaného zpomalení hoření velké, zpomalení hoření je v substrátu TPU nerovnoměrně rozptýleno a mechanické vlastnosti retardéru hoření TPU nejsou ideální, což také omezuje jeho aplikaci a propagaci v polích, jako jsou hadice, filmy a kabely.
Patent BASF zavádí technologii TPU-Retardant TPU, která mísí melamin polyfosfát a fosfor obsahující derivát kyseliny fosfinové jako zpomalení plamene s TPU s průměrnou hmotností molekulové hmotnosti větší než 150 kDa. Bylo zjištěno, že výkon zpomalujícího hoření byl významně zlepšen při dosahování vysoké pevnosti v tahu.
Pro další zvýšení pevnosti materiálu v tahu představuje patent BASF metodu pro přípravu zesíťovacího činidla Masterbatch obsahující isokyanáty. Přidání 2% tohoto typu Masterbatch do kompozice, která splňuje požadavky na zpomalení plamene UL94V-0, může zvýšit pevnost v tahu materiálu z 35MPa na 40MPA při zachování výkonu hoření V-0.
Pro zlepšení odporu stárnutí tepla tpu-retardantního TPU, patentSpolečnost Linghua New Materials CompanyPředstavuje také způsob použití povrchových hydroxidů potažených povrchem jako zpomalení hoření. Za účelem zlepšení odolnosti TPU s hydrolýzou TPUSpolečnost Linghua New Materials CompanyZavedl kovový uhličitan na základě přidání zpomalení melaminu v jiné patentové aplikaci.
4. TPU pro automobilový film o ochraně proti barvě
Film na ochranu proti barvě automobilů je ochranný film, který po instalaci izoluje povrch barvy ze vzduchu, zabraňuje kyselému dešti, oxidaci, poškrábání a poskytuje dlouhotrvající ochranu pro povrch barvy. Jeho hlavní funkcí je chránit povrch barvy automobilu po instalaci. Film na ochranu proti barvě obecně sestává ze tří vrstev, s samoléčivým povlakem na povrchu, polymerním filmem uprostřed a akrylovým tlakem citlivým lepidlem na spodní vrstvě. TPU je jedním z hlavních materiálů pro přípravu přechodných polymerních filmů.
Požadavky na výkonnost TPU používané ve filmu na ochranu proti barvám jsou následující: odolnost proti poškrábání, vysoká transparentnost (propustnost světla> 95%), flexibilita s nízkou teplotou, odolnost s vysokou teplotou, pevnost v tahu> 50MPA, prodloužení> 400%a pobřeží tvrdosti 87-93; Nejdůležitějším výkonem je odolnost proti počasí, která zahrnuje odolnost vůči stárnutí UV, tepelné oxidační degradaci a hydrolýzu.
V současné době jsou vyspělé produkty alifatické TPU připravené z dicyklohexyl diisokyanátu (H12MDI) a polykaprolaktonového diolu jako surovin. Obyčejná aromatická TPU se po jednom dni ozařování UV záření viditelně žlutě zvětrá, zatímco alifatická TPU používaná pro film zabalení automobilu může udržovat svůj zažlalý koeficient bez významných změn za stejných podmínek.
Poly (ε - kaprolakton) TPU má ve srovnání s polyetherovým a polyesterovým TPU vyváženější výkon. Na jedné straně to může vykazovat vynikající odolnost proti trhu obyčejné polyesterové TPU, zatímco na druhé straně také prokazuje vynikající trvalou deformaci nízké komprese a vysoký odrazový výkon polyetheru TPU, čímž se na trhu široce používá.
Vzhledem k různým požadavkům na efektivitu nákladů na produkt po segmentaci trhu, se zlepšením technologie povrchového povlaku a schopností nastavení adhezivních vzorců, existuje také šance pro polyether nebo běžný polyester H12MDI alifatic TPU v budoucnu.
5. Biobased TPU
Běžnou metodou přípravy TPU založeného na bio je zavedení monomerů nebo meziproduktů založených na biologii během procesu polymerace, jako jsou biologické isokyanáty (jako jsou MDI, PDI), polyoly založené na bio, atd. Mezi nimi jsou na trhu relativně vzácné, zatímco biobizované polyoly jsou běžnější.
Z hlediska isokyanátů založených na bio, BASF, Covestro a další investovali velké úsilí do výzkumu PDI a první dávka produktů PDI byla uvedena na trh v letech 2015–2016. Wanhua Chemical vyvinula 100% produkty TPU založené na biologii pomocí PDI založené na bio z kukuřice Stover.
Pokud jde o polyoly na bázi bio, zahrnuje polytetrafluorethylen na bázi bio na bázi bio na bázi bio na bázi biologicky na bázi 1,4-butandiolu (BDO), biologicky založené na polyesteru polyesteru, biologicky na bázi polyesterových polyetrů na bázi bioetherových polyetrů atd.
V současné době spustilo více výrobců TPU TPU TPU, jehož výkon je srovnatelný s tradičním petrochemickým TPU. Hlavní rozdíl mezi těmito biologicky založenými TPU spočívá v úrovni obsahu založeného na bio, obecně v rozmezí od 30% do 40%, přičemž některé dokonce dosahují vyšších úrovní. Ve srovnání s tradičními petrochemickými TPU má TPU založený na BIO založené výhody, jako je snížení emisí uhlíku, udržitelná regenerace surovin, zelená produkce a ochrana zdrojů. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical aLinghua nové materiálySpustili své biologické značky TPU a snížení uhlíku a udržitelnost jsou také klíčovými směry pro rozvoj TPU v budoucnosti.
Čas příspěvku: Aug-09-2024