A TPU egy poliuretán hőre lágyuló elasztomer, amely egy többfázisú blokk-kopolimer, amely diizocianátokból, poliolokból és lánchosszabbítókból áll. Nagy teljesítményű elasztomerként a TPU széleskörű felhasználási területtel rendelkezik, és széles körben használják mindennapi szükségleti cikkekben, sportfelszerelésekben, játékokban, dekorációs anyagokban és más területeken, például cipőanyagokban, tömlőkben, kábelekben, orvostechnikai eszközökben stb.
Jelenleg a fő TPU alapanyaggyártók közé tartozik a BASF, a Covestro, a Lubrizol, a Huntsman, a Wanhua Chemical,Linghua új anyagok, és így tovább. A hazai vállalkozások elrendezésével és kapacitásbővítésével a TPU iparág jelenleg rendkívül versenyképes. A csúcskategóriás alkalmazások területén azonban továbbra is az importra támaszkodik, ami szintén egy olyan terület, ahol Kínának áttörést kell elérnie. Beszéljünk a TPU termékek jövőbeli piaci kilátásairól.
1. Szuperkritikus habzó E-TPU
2012-ben az Adidas és a BASF közösen fejlesztette ki az EnergyBoost futócipő márkát, amely habosított TPU-t (kereskedelmi név: infinergy) használ középtalp anyagként. A 80-85 Shore A keménységű poliéter TPU alapanyagnak köszönhetően az EVA középtalphoz képest a habosított TPU középtalp 0 ℃ alatti környezetben is jó rugalmasságot és puhaságot biztosít, ami javítja a viselési kényelmet, és széles körben elismert a piacon.
2. Szálerősítésű módosított TPU kompozit anyag
A TPU jó ütésállósággal rendelkezik, de bizonyos alkalmazásokban nagy rugalmassági modulusra és nagyon kemény anyagokra van szükség. Az üvegszál erősítésű módosítás egy gyakran használt technika az anyagok rugalmassági modulusának növelésére. A módosítás révén számos előnnyel bíró hőre lágyuló kompozit anyagok állíthatók elő, mint például a nagy rugalmassági modulus, a jó szigetelőképesség, az erős hőállóság, a jó rugalmas visszaalakulási teljesítmény, a jó korrózióállóság, az ütésállóság, az alacsony tágulási együttható és a méretstabilitás.
A BASF szabadalmában bemutatott egy technológiát nagy modulusú, üvegszállal erősített TPU előállítására rövid üvegszálak felhasználásával. Egy 83 Shore D keménységű TPU-t szintetizáltak politetrafluoretilén-glikol (PTMEG, Mn=1000), MDI és 1,4-butándiol (BDO) 1,3-propándiol alapanyagokkal való összekeverésével. Ezt a TPU-t 52:48 tömegarányban üvegszállal keverték, így egy 18,3 GPa rugalmassági modulusú és 244 MPa szakítószilárdságú kompozit anyagot kaptak.
Az üvegszál mellett szénszálas kompozit TPU-t használó termékekről is beszámoltak, mint például a Covestro Maezio szénszálas/TPU kompozit lapja, amelynek rugalmassági modulusa akár 100 GPa is lehet, és sűrűsége alacsonyabb, mint a fémeké.
3. Halogénmentes égésgátló TPU
A TPU nagy szilárdsággal, szívóssággal, kiváló kopásállósággal és egyéb tulajdonságokkal rendelkezik, így nagyon alkalmas köpenyanyag vezetékekhez és kábelekhez. Azonban olyan alkalmazási területeken, mint a töltőállomások, nagyobb lángállóságra van szükség. A TPU lángálló teljesítményének javítására általában kétféleképpen lehet javítani. Az egyik a reaktív lángálló módosítás, amely magában foglalja a lángálló anyagok, például foszfort, nitrogént és más elemeket tartalmazó poliolok vagy izocianátok kémiai kötéssel történő bevezetését a TPU szintézisébe; a második az additív lángálló módosítás, amely magában foglalja a TPU használatát szubsztrátként, és lángálló anyagok hozzáadását az olvadékkeveréshez.
A reaktív módosítás megváltoztathatja a TPU szerkezetét, de ha az adalékanyagként használt égésgátló mennyisége nagy, a TPU szilárdsága csökken, a feldolgozási teljesítmény romlik, és kis mennyiség hozzáadása sem éri el a kívánt égésgátló szintet. Jelenleg nincs olyan kereskedelmi forgalomban kapható, magas égésgátló tulajdonságú termék, amely valóban megfelelne a töltőállomások követelményeinek.
A korábbi Bayer MaterialScience (ma Kostron) egy szabadalomban bemutatott egy szerves foszfortartalmú poliolt (IHPO), amely foszfin-oxidon alapul. Az IHPO-ból, PTMEG-1000-ből, 4,4'-MDI-ből és BDO-ból szintetizált poliéter TPU kiváló égésgátló és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. Az extrudálási folyamat sima, a termék felülete pedig sima.
A halogénmentes égésgátlók hozzáadása jelenleg a leggyakrabban használt technikai módszer a halogénmentes égésgátló TPU előállítására. Általában foszfor alapú, nitrogén alapú, szilícium alapú, bór alapú égésgátlókat kevernek össze, vagy fém-hidroxidokat használnak égésgátlóként. A TPU inherens gyúlékonysága miatt gyakran 30%-nál nagyobb mennyiségű égésgátlóra van szükség ahhoz, hogy égés során stabil égésgátló réteg alakuljon ki. Ha azonban az égésgátló mennyisége nagy, az égésgátló egyenetlenül oszlik el a TPU hordozóban, és az égésgátló TPU mechanikai tulajdonságai nem ideálisak, ami szintén korlátozza alkalmazását és népszerűsítését olyan területeken, mint a tömlők, fóliák és kábelek.
A BASF szabadalma egy lángálló TPU technológiát mutat be, amely melamin-polifoszfátot és egy foszfinsav foszfortartalmú származékát ötvözi lángállóként 150 kDa-nál nagyobb átlagos molekulatömegű TPU-val. Megállapították, hogy a lángálló teljesítmény jelentősen javult, miközben nagy szakítószilárdságot értek el.
Az anyag szakítószilárdságának további növelése érdekében a BASF szabadalma egy módszert mutat be izocianátokat tartalmazó térhálósító mesterkeverék előállítására. Az ilyen típusú mesterkeverék 2%-ának hozzáadása egy olyan összetételhez, amely megfelel az UL94V-0 égésgátló követelményeknek, az anyag szakítószilárdságát 35 MPa-ról 40 MPa-ra növelheti, miközben megőrzi a V-0 égésgátló teljesítményt.
A lángálló TPU hőöregedés-állóságának javítása érdekében a szabadalomLinghua Új Anyagok Vállalatbemutat egy módszert is, amely lehetővé teszi a felületbevonatú fém-hidroxidok égésgátlóként való alkalmazását. Az égésgátló TPU hidrolízisállóságának javítása érdekében aLinghua Új Anyagok Vállalategy másik szabadalmi bejelentésben melamin égésgátló hozzáadásával fém-karbonátot vezetett be.
4. TPU autóipari festékvédő fóliához
Az autó fényezésvédő fólia egy olyan védőfólia, amely a felhelyezés után elszigeteli a festékfelületet a levegőtől, megakadályozza a savas esőt, az oxidációt, a karcolásokat, és tartós védelmet nyújt a festékfelületnek. Fő funkciója az autó fényezésének védelme a felhelyezés után. A fényezésvédő fólia általában három rétegből áll, a felületen egy öngyógyuló bevonattal, a közepén egy polimer fóliával és az alsó rétegen egy akril nyomásérzékeny ragasztóval. A TPU az egyik fő anyag a közbenső polimer fóliák előállításához.
A festékvédő fóliában használt TPU teljesítménykövetelményei a következők: karcállóság, nagy átlátszóság (fényáteresztés>95%), alacsony hőmérsékleti rugalmasság, magas hőmérsékleti ellenállás, szakítószilárdság>50MPa, nyúlás>400%, és Shore A keménységtartomány 87-93; A legfontosabb teljesítmény az időjárásállóság, amely magában foglalja az UV-öregedéssel, a termikus oxidatív lebomlással és a hidrolízissel szembeni ellenállást.
A jelenleg kiforrott termékek az alifás TPU-k, amelyeket diciklohexil-diizocianátból (H12MDI) és polikaprolakton-diolból állítanak elő alapanyagként. A közönséges aromás TPU egy napos UV-besugárzás után láthatóan sárgul, míg az autófóliákhoz használt alifás TPU azonos körülmények között is képes megőrizni sárgulási együtthatóját jelentős változások nélkül.
A poli(ε-kaprolakton) TPU kiegyensúlyozottabb teljesítményt nyújt a poliéter és poliészter TPU-hoz képest. Egyrészt kiváló szakítószilárdságot mutat, mint a hagyományos poliészter TPU, másrészt kiemelkedő alacsony nyomóerejű, állandó alakváltozással járó tulajdonságokkal és a poliéter TPU-ra jellemző magas visszapattanási tulajdonságokkal is rendelkezik, így széles körben használják a piacon.
A piaci szegmentáció utáni eltérő költséghatékonysági követelmények miatt, a felületbevonat-technológia és a ragasztóformula-beállítási képesség fejlődésével lehetőség nyílik arra is, hogy a jövőben poliéter vagy hagyományos poliészter H12MDI alifás TPU-t alkalmazzanak a festékvédő fóliákon.
5. Bioalapú TPU
A bioalapú TPU előállításának elterjedt módszere a bioalapú monomerek vagy intermedierek, például bioalapú izocianátok (például MDI, PDI), bioalapú poliolok stb. bevezetése a polimerizációs folyamat során. Ezek közül a bioalapú izocianátok viszonylag ritkák a piacon, míg a bioalapú poliolok gyakoribbak.
A bioalapú izocianátok tekintetében a BASF, a Covestro és mások már 2000-ben jelentős erőfeszítéseket tettek a PDI-kutatásba, és a PDI-termékek első tétele 2015-2016-ban került forgalomba. A Wanhua Chemical 100%-ban bioalapú TPU termékeket fejlesztett ki kukoricatörzsből készült bioalapú PDI felhasználásával.
A bioalapú poliolok tekintetében ide tartozik a bioalapú politetrafluoretilén (PTMEG), a bioalapú 1,4-butándiol (BDO), a bioalapú 1,3-propándiol (PDO), a bioalapú poliészter-poliolok, a bioalapú poliéter-poliolok stb.
Jelenleg számos TPU-gyártó dobott piacra bioalapú TPU-t, amelynek teljesítménye összehasonlítható a hagyományos petrolkémiai alapú TPU-val. A bioalapú TPU-k közötti fő különbség a bioalapú tartalom szintjében rejlik, amely általában 30% és 40% között mozog, egyesek pedig magasabb szinteket is elérnek. A hagyományos petrolkémiai alapú TPU-hoz képest a bioalapú TPU olyan előnyökkel rendelkezik, mint a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése, a nyersanyagok fenntartható regenerálása, a zöld termelés és az erőforrás-megőrzés. A BASF, a Covestro, a Lubrizol, a Wanhua Chemical és...Linghua új anyagokpiacra dobták bioalapú TPU márkáikat, és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése és a fenntarthatóság szintén kulcsfontosságú irányok a TPU fejlesztésében a jövőben.
Közzététel ideje: 2024. augusztus 9.