TPU er en termoplastisk polyurethanelastomer, som er en flerfaset blokcopolymer sammensat af diisocyanater, polyoler og kædeforlængere. Som en højtydende elastomer har TPU en bred vifte af nedstrøms produktretninger og er meget udbredt i daglige fornødenheder, sportsudstyr, legetøj, dekorative materialer og andre områder, såsom skomaterialer, slanger, kabler, medicinsk udstyr osv.
På nuværende tidspunkt omfatter de vigtigste TPU-råvareproducenter BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua nye materialer, og så videre. Med layoutet og kapacitetsudvidelsen af indenlandske virksomheder er TPU-industrien i øjeblikket meget konkurrencedygtig. Men inden for avancerede applikationer er det stadig afhængigt af import, hvilket også er et område, som Kina har brug for at opnå gennembrud inden for. Lad os tale om de fremtidige markedsudsigter for TPU-produkter.
1. Superkritisk skummende E-TPU
I 2012 udviklede Adidas og BASF i fællesskab løbeskomærket EnergyBoost, som bruger opskummet TPU (varenavn infinergy) som mellemsålsmateriale. På grund af brugen af polyether-TPU med en Shore A-hårdhed på 80-85 som underlag, sammenlignet med EVA-mellemsåler, kan opskummede TPU-mellemsåler stadig bevare god elasticitet og blødhed i miljøer under 0 ℃, hvilket forbedrer bærekomforten og er bredt anerkendt i markedet.
2. Fiberforstærket modificeret TPU-kompositmateriale
TPU har god slagfasthed, men i nogle applikationer kræves høj elasticitetsmodul og meget hårde materialer. Glasfiberarmeringsmodifikation er en almindeligt anvendt teknik til at øge materialers elasticitetsmodul. Gennem modifikation kan termoplastiske kompositmaterialer med mange fordele, såsom højt elasticitetsmodul, god isolering, stærk varmebestandighed, god elastisk genvindingsydelse, god korrosionsbestandighed, slagfasthed, lav udvidelseskoefficient og dimensionsstabilitet opnås.
BASF har introduceret en teknologi til fremstilling af højmodul glasfiberforstærket TPU ved hjælp af korte glasfibre i sit patent. En TPU med en Shore D-hårdhed på 83 blev syntetiseret ved at blande polytetrafluorethylenglycol (PTMEG, Mn=1000), MDI og 1,4-butandiol (BDO) med 1,3-propandiol som råmateriale. Denne TPU blev sammensat med glasfiber i et masseforhold på 52:48 for at opnå et kompositmateriale med et elasticitetsmodul på 18,3 GPa og en trækstyrke på 244 MPa.
Udover glasfiber er der også rapporter om produkter, der anvender kulfiberkomposit TPU, såsom Covestros Maezio kulfiber/TPU kompositplade, som har et elasticitetsmodul på op til 100GPa og en lavere densitet end metaller.
3. Halogenfri flammehæmmende TPU
TPU har høj styrke, høj sejhed, fremragende slidstyrke og andre egenskaber, hvilket gør det til et meget velegnet kappemateriale til ledninger og kabler. Men i anvendelsesområder som ladestationer kræves der højere flammehæmning. Der er generelt to måder at forbedre TPU's flammehæmmende ydeevne på. Den ene er reaktiv flammehæmmende modifikation, som involverer at indføre flammehæmmende materialer såsom polyoler eller isocyanater indeholdende fosfor, nitrogen og andre elementer i syntesen af TPU gennem kemisk binding; Den anden er additiv flammehæmmende modifikation, som involverer brug af TPU som substrat og tilsætning af flammehæmmere til smelteblanding.
Reaktiv modifikation kan ændre strukturen af TPU, men når mængden af additiv flammehæmmer er stor, falder styrken af TPU, forarbejdningsydelsen forringes, og tilsætning af en lille mængde kan ikke opnå det nødvendige flammehæmmende niveau. I øjeblikket er der ikke noget kommercielt tilgængeligt højflammehæmmende produkt, der virkelig kan opfylde anvendelsen af ladestationer.
Tidligere Bayer MaterialScience (nu Kostron) introducerede engang en organisk phosphorholdig polyol (IHPO) baseret på phosphinoxid i et patent. Polyether TPU syntetiseret fra IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI og BDO udviser fremragende flammehæmmende egenskaber og mekaniske egenskaber. Ekstruderingsprocessen er glat, og produktets overflade er glat.
Tilsætning af halogenfri flammehæmmere er i øjeblikket den mest almindeligt anvendte tekniske måde til fremstilling af halogenfri flammehæmmer TPU. Generelt sammensættes fosforbaserede, nitrogenbaserede, siliciumbaserede, borbaserede flammehæmmere, eller metalhydroxider anvendes som flammehæmmere. På grund af TPU's iboende brændbarhed kræves der ofte en flammehæmmende fyldmængde på mere end 30% for at danne et stabilt flammehæmmende lag under forbrænding. Men når mængden af tilsat flammehæmmer er stor, er flammehæmmeren ujævnt fordelt i TPU-substratet, og de mekaniske egenskaber af den flammehæmmende TPU er ikke ideelle, hvilket også begrænser dets anvendelse og promovering på områder som slanger, film , og kabler.
BASFs patent introducerer en flammehæmmende TPU-teknologi, som blander melaminpolyphosphat og et fosforholdigt derivat af phosphinsyre som flammehæmmere med TPU med en vægtgennemsnitlig molekylvægt på mere end 150 kDa. Det viste sig, at den flammehæmmende ydeevne blev væsentligt forbedret, samtidig med at der blev opnået høj trækstyrke.
For yderligere at forbedre materialets trækstyrke introducerer BASF's patent en metode til fremstilling af tværbindingsmiddel masterbatch indeholdende isocyanater. Tilføjelse af 2% af denne type masterbatch til en sammensætning, der opfylder UL94V-0 flammehæmmende krav, kan øge materialets trækstyrke fra 35MPa til 40MPa, samtidig med at V-0 flammehæmmende ydeevne bevares.
For at forbedre modstandsdygtigheden over for varmeældning af flammehæmmende TPU, patentet påLinghua New Materials Companyintroducerer også en metode til at bruge overfladebelagte metalhydroxider som flammehæmmere. For at forbedre hydrolyseresistensen af flammehæmmende TPU,Linghua New Materials Companyindført metalcarbonat på basis af tilsætning af melamin flammehæmmer i en anden patentansøgning.
4. TPU til lakbeskyttelsesfilm til biler
Billakbeskyttelsesfilm er en beskyttende film, der isolerer lakoverfladen fra luften efter montering, forhindrer sur regn, oxidation, ridser og giver langtidsholdbar beskyttelse af lakoverfladen. Dens hovedfunktion er at beskytte bilens lakoverflade efter installation. Malingsbeskyttelsesfilmen består generelt af tre lag med en selvhelbredende belægning på overfladen, en polymerfilm i midten og en akryl trykfølsom klæber på bundlaget. TPU er et af hovedmaterialerne til fremstilling af mellemliggende polymerfilm.
Ydeevnekravene for TPU anvendt i malingsbeskyttelsesfilm er som følger: ridsemodstand, høj gennemsigtighed (lystransmittans>95%), lavtemperaturfleksibilitet, højtemperaturmodstand, trækstyrke>50MPa, forlængelse>400% og Shore A hårdhedsområde på 87-93; Den vigtigste ydeevne er vejrbestandighed, som omfatter modstand mod UV-ældning, termisk oxidativ nedbrydning og hydrolyse.
De nuværende modne produkter er alifatisk TPU fremstillet af dicyclohexyldiisocyanat (H12MDI) og polycaprolactondiol som råmaterialer. Almindelig aromatisk TPU bliver synligt gult efter en dags UV-bestråling, mens alifatisk TPU, der bruges til bilindpakningsfilm, kan bevare sin gulningskoefficient uden væsentlige ændringer under de samme forhold.
Poly (ε – caprolacton) TPU har en mere afbalanceret ydeevne sammenlignet med polyether og polyester TPU. På den ene side kan den udvise fremragende rivebestandighed af almindelig polyester TPU, mens den på den anden side også demonstrerer enestående lav kompression permanent deformation og høj rebound ydeevne af polyether TPU, og er således meget brugt på markedet.
På grund af forskellige krav til produktomkostningseffektivitet efter markedssegmentering, med forbedring af overfladebelægningsteknologi og klæbeformeljusteringsevne, er der også en chance for, at polyether eller almindelig polyester H12MDI alifatisk TPU kan anvendes på malingsbeskyttelsesfilm i fremtiden.
5. Biobaseret TPU
Den almindelige metode til fremstilling af biobaseret TPU er at introducere biobaserede monomerer eller mellemprodukter under polymerisationsprocessen, såsom biobaserede isocyanater (såsom MDI, PDI), biobaserede polyoler osv. Blandt dem er biobaserede isocyanater relativt sjældne i marked, mens biobaserede polyoler er mere almindelige.
Med hensyn til biobaserede isocyanater, så tidligt som i 2000, har BASF, Covestro og andre investeret en masse kræfter i PDI-forskning, og den første batch af PDI-produkter blev sat på markedet i 2015-2016. Wanhua Chemical har udviklet 100% biobaserede TPU-produkter ved hjælp af biobaseret PDI lavet af majskomfur.
Med hensyn til biobaserede polyoler inkluderer det biobaserede polytetrafluorethylen (PTMEG), biobaserede 1,4-butandiol (BDO), biobaserede 1,3-propandiol (PDO), biobaserede polyesterpolyoler, biobaserede polyetherpolyoler osv.
På nuværende tidspunkt har flere TPU-producenter lanceret biobaseret TPU, hvis ydeevne er sammenlignelig med traditionel petrokemisk baseret TPU. Den største forskel mellem disse biobaserede TPU'er ligger i niveauet af biobaseret indhold, der generelt spænder fra 30% til 40%, hvor nogle endda opnår højere niveauer. Sammenlignet med traditionel petrokemisk baseret TPU har biobaseret TPU fordele såsom reduktion af kulstofemissioner, bæredygtig regenerering af råmaterialer, grøn produktion og ressourcebevarelse. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical ogLinghua nye materialerhar lanceret deres biobaserede TPU-mærker, og kulstofreduktion og bæredygtighed er også nøgleretninger for TPU-udvikling i fremtiden.
Indlægstid: Aug-09-2024