TPU er en termoplastisk polyuretan-elastomer, som er en flerfaseblokk-kopolymer sammensatt av diisocyanater, polyoler og kjedeforlengere. Som en høyytelseselastomer har TPU et bredt spekter av nedstrøms produktretninger og er mye brukt i daglige nødvendigheter, sportsutstyr, leker, dekorative materialer og andre felt, som skomaterialer, slanger, kabler, medisinsk utstyr, etc.
For tiden inkluderer de viktigste TPU-råvareprodusentene BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua nye materialer, og så videre. Med utformingen og kapasitetsutvidelsen til innenlandske bedrifter er TPU-industrien for tiden svært konkurransedyktig. Men i det avanserte applikasjonsfeltet er det fortsatt avhengig av import, som også er et område som Kina trenger for å oppnå gjennombrudd i. La oss snakke om de fremtidige markedsutsiktene for TPU-produkter.
1. Superkritisk skummende E-TPU
I 2012 utviklet Adidas og BASF i fellesskap løpeskomerket EnergyBoost, som bruker skummet TPU (varenavn infinergy) som mellomsålemateriale. På grunn av bruken av polyeter-TPU med en Shore A-hardhet på 80-85 som underlag, sammenlignet med EVA-mellomsåler, kan skummede TPU-mellomsåler fortsatt opprettholde god elastisitet og mykhet i miljøer under 0 ℃, noe som forbedrer bærekomforten og er allment anerkjent i markedet.
2. Fiberforsterket modifisert TPU-komposittmateriale
TPU har god slagfasthet, men i noen applikasjoner kreves høy elastisitetsmodul og svært harde materialer. Modifikasjon av glassfiberarmering er en vanlig teknikk for å øke elastisitetsmodulen til materialer. Gjennom modifikasjon kan termoplastiske komposittmaterialer med mange fordeler som høy elastisitetsmodul, god isolasjon, sterk varmebestandighet, god elastisk gjenvinningsytelse, god korrosjonsmotstand, slagfasthet, lav ekspansjonskoeffisient og dimensjonsstabilitet oppnås.
BASF har introdusert en teknologi for fremstilling av høymodul glassfiberarmert TPU ved bruk av korte glassfibre i sitt patent. En TPU med en Shore D-hardhet på 83 ble syntetisert ved å blande polytetrafluoretylenglykol (PTMEG, Mn=1000), MDI og 1,4-butandiol (BDO) med 1,3-propandiol som råmateriale. Denne TPU ble blandet med glassfiber i et masseforhold på 52:48 for å oppnå et komposittmateriale med en elastisitetsmodul på 18,3 GPa og en strekkstyrke på 244 MPa.
I tillegg til glassfiber er det også rapportert om produkter som bruker karbonfiberkompositt TPU, som Covestros Maezio karbonfiber/TPU komposittplate, som har en elastisitetsmodul på opptil 100GPa og lavere tetthet enn metaller.
3. Halogenfri flammehemmende TPU
TPU har høy styrke, høy seighet, utmerket slitestyrke og andre egenskaper, noe som gjør det til et meget egnet kappemateriale for ledninger og kabler. Men i bruksområder som ladestasjoner kreves høyere flammehemming. Det er generelt to måter å forbedre den flammehemmende ytelsen til TPU. Den ene er reaktiv flammehemmende modifikasjon, som innebærer å introdusere flammehemmende materialer som polyoler eller isocyanater som inneholder fosfor, nitrogen og andre elementer i syntesen av TPU gjennom kjemisk binding; Den andre er additiv flammehemmende modifikasjon, som innebærer bruk av TPU som underlag og tilsetning av flammehemmere for smelteblanding.
Reaktiv modifikasjon kan endre strukturen til TPU, men når mengden additiv flammehemmende middel er stor, reduseres styrken til TPU, prosessytelsen forringes, og tilsetning av en liten mengde kan ikke oppnå det nødvendige flammehemmende nivået. Foreløpig er det ikke noe kommersielt tilgjengelig høyflammehemmende produkt som virkelig kan møte bruken av ladestasjoner.
Tidligere Bayer MaterialScience (nå Kostron) introduserte en gang en organisk fosforholdig polyol (IHPO) basert på fosfinoksid i et patent. Polyeter-TPU syntetisert fra IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI og BDO viser utmerket flammehemming og mekaniske egenskaper. Ekstrusjonsprosessen er jevn, og overflaten av produktet er glatt.
Tilsetning av halogenfrie flammehemmere er for tiden den mest brukte tekniske metoden for fremstilling av halogenfri flammehemmer TPU. Vanligvis blandes fosforbaserte, nitrogenbaserte, silisiumbaserte, borbaserte flammehemmere eller metallhydroksider brukes som flammehemmere. På grunn av den iboende brennbarheten til TPU, kreves det ofte en flammehemmende fyllmengde på mer enn 30 % for å danne et stabilt flammehemmende lag under forbrenning. Men når mengden tilsatt flammehemmende middel er stor, er flammehemmeren ujevnt fordelt i TPU-substratet, og de mekaniske egenskapene til flammehemmende TPU er ikke ideelle, noe som også begrenser bruken og markedsføringen på områder som slanger, filmer , og kabler.
BASFs patent introduserer en flammehemmende TPU-teknologi, som blander melaminpolyfosfat og et fosforholdig derivat av fosfinsyre som flammehemmere med TPU med en gjennomsnittlig molekylvekt på over 150 kDa. Det ble funnet at den flammehemmende ytelsen ble betydelig forbedret samtidig som høy strekkstyrke ble oppnådd.
For ytterligere å øke strekkfastheten til materialet, introduserer BASFs patent en metode for å fremstille tverrbindingsmiddel masterbatch som inneholder isocyanater. Tilsetning av 2 % av denne typen masterbatch til en sammensetning som oppfyller UL94V-0 flammehemmende krav kan øke strekkstyrken til materialet fra 35MPa til 40MPa samtidig som V-0 flammehemmende ytelse opprettholdes.
For å forbedre varmealdringsmotstanden til flammehemmende TPU, patentet tilLinghua New Materials Companyintroduserer også en metode for å bruke overflatebelagte metallhydroksider som flammehemmere. For å forbedre hydrolysemotstanden til flammehemmende TPU,Linghua New Materials Companyinnført metallkarbonat på grunnlag av tilsetning av melamin flammehemmende middel i en annen patentsøknad.
4. TPU for beskyttelsesfilm for billakk
Billakkbeskyttelsesfilm er en beskyttende film som isolerer lakkoverflaten fra luften etter montering, forhindrer sur nedbør, oksidering, riper, og gir langvarig beskyttelse for lakkoverflaten. Hovedfunksjonen er å beskytte billakkoverflaten etter installasjon. Malingsbeskyttelsesfilmen består generelt av tre lag, med et selvhelbredende belegg på overflaten, en polymerfilm i midten og et trykkfølsomt akryllim på bunnlaget. TPU er et av hovedmaterialene for fremstilling av mellomliggende polymerfilmer.
Ytelseskravene for TPU brukt i malingsbeskyttelsesfilm er som følger: ripebestandighet, høy gjennomsiktighet (lystransmittans>95%), lavtemperaturfleksibilitet, høytemperaturmotstand, strekkstyrke>50MPa, forlengelse>400% og Shore A hardhetsområde på 87-93; Den viktigste ytelsen er værbestandighet, som inkluderer motstand mot UV-aldring, termisk oksidativ nedbrytning og hydrolyse.
De for tiden modne produktene er alifatisk TPU fremstilt av dicykloheksyldiisocyanat (H12MDI) og polykaprolaktondiol som råmateriale. Vanlig aromatisk TPU blir synlig gul etter én dag med UV-bestråling, mens alifatisk TPU som brukes til bilinnpakningsfilm kan opprettholde gulningskoeffisienten uten vesentlige endringer under de samme forholdene.
Poly (ε – caprolactone) TPU har en mer balansert ytelse sammenlignet med polyeter og polyester TPU. På den ene siden kan den vise utmerket rivebestandighet til vanlig polyester TPU, mens den på den annen side også demonstrerer enestående lav kompresjon permanent deformasjon og høy tilbakeslagsytelse til polyeter TPU, og blir dermed mye brukt i markedet.
På grunn av ulike krav til produktkostnadseffektivitet etter markedssegmentering, med forbedring av overflatebeleggingsteknologi og limformeljusteringsevne, er det også en mulighet for polyeter eller vanlig polyester H12MDI alifatisk TPU som kan brukes på malingsbeskyttelsesfilmer i fremtiden.
5. Biobasert TPU
Den vanlige metoden for å fremstille biobasert TPU er å introdusere biobaserte monomerer eller mellomprodukter under polymerisasjonsprosessen, slik som biobaserte isocyanater (som MDI, PDI), biobaserte polyoler, etc. Blant dem er biobaserte isocyanater relativt sjeldne i markedet, mens biobaserte polyoler er mer vanlig.
Når det gjelder biobaserte isocyanater, så tidlig som i 2000, har BASF, Covestro og andre investert mye innsats i PDI-forskning, og den første batchen med PDI-produkter ble satt på markedet i 2015-2016. Wanhua Chemical har utviklet 100 % biobaserte TPU-produkter ved bruk av biobasert PDI laget av maisovn.
Når det gjelder biobaserte polyoler, inkluderer det biobasert polytetrafluoretylen (PTMEG), biobasert 1,4-butandiol (BDO), biobasert 1,3-propandiol (PDO), biobaserte polyesterpolyoler, biobaserte polyeterpolyoler, etc.
For tiden har flere TPU-produsenter lansert biobasert TPU, hvis ytelse er sammenlignbar med tradisjonell petrokjemisk basert TPU. Hovedforskjellen mellom disse biobaserte TPU-ene ligger i nivået av biobasert innhold, vanligvis fra 30 % til 40 %, med noen som til og med oppnår høyere nivåer. Sammenlignet med tradisjonell petrokjemisk basert TPU, har biobasert TPU fordeler som å redusere karbonutslipp, bærekraftig regenerering av råvarer, grønn produksjon og ressursbevaring. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical ogLinghua nye materialerhar lansert sine biobaserte TPU-merker, og karbonreduksjon og bærekraft er også nøkkelretninger for TPU-utvikling i fremtiden.
Innleggstid: Aug-09-2024