TPU ialah elastomer termoplastik poliuretana, yang merupakan kopolimer blok berbilang fasa yang terdiri daripada diisosianat, poliol, dan pemanjang rantai. Sebagai elastomer berprestasi tinggi, TPU mempunyai pelbagai arah produk hiliran dan digunakan secara meluas dalam keperluan harian, peralatan sukan, mainan, bahan hiasan, dan bidang lain, seperti bahan kasut, hos, kabel, peranti perubatan, dsb.
Pada masa ini, pengeluar bahan mentah TPU utama termasuk BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Bahan Baharu Linghua, dan seterusnya. Dengan susun atur dan pengembangan kapasiti perusahaan domestik, industri TPU pada masa ini sangat berdaya saing. Walau bagaimanapun, dalam bidang aplikasi mewah, ia masih bergantung pada import, yang juga merupakan bidang yang China perlukan untuk mencapai kejayaan. Mari kita bercakap tentang prospek pasaran masa depan produk TPU.
1. E-TPU berbuih superkritikal
Pada 2012, Adidas dan BASF bersama-sama membangunkan jenama kasut larian EnergyBoost, yang menggunakan TPU berbuih (nama dagangan infinergy) sebagai bahan tapak tengah. Disebabkan penggunaan TPU polieter dengan kekerasan Shore A 80-85 sebagai substrat, berbanding tapak tengah EVA, tapak tengah TPU berbuih masih boleh mengekalkan keanjalan dan kelembutan yang baik dalam persekitaran di bawah 0 ℃, yang meningkatkan keselesaan memakai dan diiktiraf secara meluas dalam pasaran.
2. Bahan komposit TPU yang diubah suai diperkukuh gentian
TPU mempunyai rintangan hentaman yang baik, tetapi dalam sesetengah aplikasi, modulus anjal yang tinggi dan bahan yang sangat keras diperlukan. Pengubahsuaian tetulang gentian kaca ialah teknik yang biasa digunakan untuk meningkatkan modulus keanjalan bahan. Melalui pengubahsuaian, bahan komposit termoplastik dengan banyak kelebihan seperti modulus anjal yang tinggi, penebat yang baik, rintangan haba yang kuat, prestasi pemulihan elastik yang baik, rintangan kakisan yang baik, rintangan hentaman, pekali pengembangan yang rendah, dan kestabilan dimensi boleh diperolehi.
BASF telah memperkenalkan teknologi untuk menyediakan TPU bertetulang gentian kaca modulus tinggi menggunakan gentian pendek kaca dalam patennya. TPU dengan kekerasan Shore D 83 telah disintesis dengan mencampurkan polytetrafluoroethylene glycol (PTMEG, Mn=1000), MDI, dan 1,4-butanediol (BDO) dengan 1,3-propanediol sebagai bahan mentah. TPU ini dikompaun dengan gentian kaca dalam nisbah jisim 52:48 untuk mendapatkan bahan komposit dengan modulus keanjalan 18.3 GPa dan kekuatan tegangan 244 MPa.
Selain gentian kaca, terdapat juga laporan produk yang menggunakan TPU komposit gentian karbon, seperti papan komposit gentian karbon Maezio/TPU Covestro, yang mempunyai modulus elastik sehingga 100GPa dan ketumpatan yang lebih rendah daripada logam.
3. TPU kalis api bebas halogen
TPU mempunyai kekuatan tinggi, keliatan tinggi, rintangan haus yang sangat baik dan sifat-sifat lain, menjadikannya bahan sarung yang sangat sesuai untuk wayar dan kabel. Tetapi dalam bidang aplikasi seperti stesen pengecasan, kalis api yang lebih tinggi diperlukan. Secara umumnya terdapat dua cara untuk meningkatkan prestasi kalis api TPU. Satu ialah pengubahsuaian kalis api reaktif, yang melibatkan pengenalan bahan kalis api seperti poliol atau isosianat yang mengandungi fosforus, nitrogen dan unsur-unsur lain ke dalam sintesis TPU melalui ikatan kimia; Yang kedua ialah pengubahsuaian kalis api aditif, yang melibatkan penggunaan TPU sebagai substrat dan menambah kalis api untuk mencampurkan cair.
Pengubahsuaian reaktif boleh mengubah struktur TPU, tetapi apabila jumlah kalis api aditif adalah besar, kekuatan TPU berkurangan, prestasi pemprosesan merosot, dan menambah jumlah yang kecil tidak dapat mencapai tahap kalis api yang diperlukan. Pada masa ini, tiada produk kalis api tinggi yang tersedia secara komersial yang benar-benar dapat memenuhi aplikasi stesen pengecasan.
Bekas Bayer MaterialScience (kini Kostron) pernah memperkenalkan fosforus organik yang mengandungi poliol (IHPO) berasaskan fosfin oksida dalam paten. TPU polieter yang disintesis daripada IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI, dan BDO mempamerkan kalis api dan sifat mekanikal yang sangat baik. Proses penyemperitan licin, dan permukaan produk licin.
Menambah kalis api bebas halogen pada masa ini merupakan laluan teknikal yang paling biasa digunakan untuk menyediakan TPU kalis api bebas halogen. Secara amnya, berasaskan fosforus, berasaskan nitrogen, berasaskan silikon, kalis api berasaskan boron dikompaun atau logam hidroksida digunakan sebagai kalis api. Disebabkan kemudahbakaran yang wujud pada TPU, jumlah pengisian kalis api lebih daripada 30% selalunya diperlukan untuk membentuk lapisan kalis api yang stabil semasa pembakaran. Walau bagaimanapun, apabila jumlah kalis api yang ditambah adalah besar, kalis api tersebar secara tidak rata dalam substrat TPU, dan sifat mekanikal TPU kalis api tidak sesuai, yang juga mengehadkan penggunaan dan promosinya dalam bidang seperti hos, filem. , dan kabel.
Paten BASF memperkenalkan teknologi TPU kalis api, yang menggabungkan polifosfat melamin dan fosforus yang mengandungi derivatif asid fosfinik sebagai kalis api dengan TPU dengan berat molekul purata lebih daripada 150kDa. Didapati bahawa prestasi kalis api telah meningkat dengan ketara sambil mencapai kekuatan tegangan yang tinggi.
Untuk meningkatkan lagi kekuatan tegangan bahan, paten BASF memperkenalkan kaedah untuk menyediakan masterbatch agen pemautan silang yang mengandungi isosianat. Menambah 2% jenis masterbatch ini kepada komposisi yang memenuhi keperluan kalis api UL94V-0 boleh meningkatkan kekuatan tegangan bahan daripada 35MPa kepada 40MPa sambil mengekalkan prestasi kalis api V-0.
Untuk meningkatkan rintangan penuaan haba TPU kalis api, paten bagiSyarikat Bahan Baharu Linghuajuga memperkenalkan kaedah menggunakan hidroksida logam bersalut permukaan sebagai kalis api. Untuk meningkatkan ketahanan hidrolisis TPU kalis api,Syarikat Bahan Baharu Linghuamemperkenalkan logam karbonat berdasarkan penambahan kalis api melamin dalam aplikasi paten lain.
4. TPU untuk filem perlindungan cat automotif
Filem perlindungan cat kereta ialah filem pelindung yang mengasingkan permukaan cat daripada udara selepas pemasangan, menghalang hujan asid, pengoksidaan, calar dan memberikan perlindungan tahan lama untuk permukaan cat. Fungsi utamanya adalah untuk melindungi permukaan cat kereta selepas dipasang. Filem perlindungan cat biasanya terdiri daripada tiga lapisan, dengan salutan penyembuhan diri pada permukaan, filem polimer di tengah, dan pelekat sensitif tekanan akrilik pada lapisan bawah. TPU adalah salah satu bahan utama untuk menyediakan filem polimer perantaraan.
Keperluan prestasi untuk TPU yang digunakan dalam filem perlindungan cat adalah seperti berikut: rintangan calar, ketelusan tinggi (transmisi cahaya>95%), fleksibiliti suhu rendah, rintangan suhu tinggi, kekuatan tegangan>50MPa, pemanjangan>400%, dan Shore A julat kekerasan 87-93; Prestasi yang paling penting ialah rintangan cuaca, yang termasuk ketahanan terhadap penuaan UV, degradasi oksidatif terma, dan hidrolisis.
Produk matang pada masa ini ialah TPU alifatik yang disediakan daripada dicyclohexyl diisocyanate (H12MDI) dan polycaprolactone diol sebagai bahan mentah. TPU aromatik biasa kelihatan bertukar menjadi kuning selepas satu hari penyinaran UV, manakala TPU alifatik yang digunakan untuk filem pembalut kereta boleh mengekalkan pekali kekuningannya tanpa perubahan ketara dalam keadaan yang sama.
TPU Poli (ε – kaprolakton) mempunyai prestasi yang lebih seimbang berbanding TPU polieter dan poliester. Di satu pihak, ia boleh mempamerkan rintangan koyakan yang sangat baik bagi TPU poliester biasa, manakala sebaliknya, ia juga menunjukkan ubah bentuk kekal mampatan rendah yang luar biasa dan prestasi lantunan tinggi TPU polieter, dengan itu digunakan secara meluas dalam pasaran.
Disebabkan oleh keperluan yang berbeza untuk keberkesanan kos produk selepas pembahagian pasaran, dengan peningkatan teknologi salutan permukaan dan keupayaan pelarasan formula pelekat, terdapat juga peluang untuk polieter atau poliester biasa H12MDI alifatik TPU untuk digunakan pada filem perlindungan cat pada masa hadapan.
5. TPU berasaskan bio
Kaedah biasa untuk menyediakan TPU berasaskan bio ialah memperkenalkan monomer atau perantara berasaskan bio semasa proses pempolimeran, seperti isosianat berasaskan bio (seperti MDI, PDI), poliol berasaskan bio, dan lain-lain. Antaranya, isosianat berasaskan bio agak jarang berlaku dalam pasaran, manakala poliol berasaskan bio lebih biasa.
Dari segi isosianat berasaskan bio, seawal tahun 2000, BASF, Covestro, dan lain-lain telah melaburkan banyak usaha dalam penyelidikan PDI, dan kumpulan pertama produk PDI telah dimasukkan ke dalam pasaran pada 2015-2016. Wanhua Chemical telah membangunkan 100% produk TPU berasaskan bio menggunakan PDI berasaskan bio yang diperbuat daripada stover jagung.
Dari segi poliol berasaskan bio, ia termasuk polytetrafluoroethylene berasaskan bio (PTMEG), berasaskan bio 1,4-butanediol (BDO), berasaskan bio 1,3-propanediol (PDO), poliol poliester berasaskan bio, poliol polieter berasaskan bio, dsb.
Pada masa ini, beberapa pengeluar TPU telah melancarkan TPU berasaskan bio, yang prestasinya setanding dengan TPU berasaskan petrokimia tradisional. Perbezaan utama antara TPU berasaskan bio ini terletak pada tahap kandungan berasaskan bio, secara amnya antara 30% hingga 40%, malah ada yang mencapai tahap yang lebih tinggi. Berbanding dengan TPU berasaskan petrokimia tradisional, TPU berasaskan bio mempunyai kelebihan seperti mengurangkan pelepasan karbon, penjanaan semula bahan mentah yang mampan, pengeluaran hijau dan pemuliharaan sumber. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, danBahan Baharu Linghuatelah melancarkan jenama TPU berasaskan bio mereka, dan pengurangan karbon serta kemampanan juga merupakan hala tuju utama untuk pembangunan TPU pada masa hadapan.
Masa siaran: Ogos-09-2024