TPU on polyuretaanista valmistettu termoplastinen elastomeeri, joka on monifaasinen lohkokopolymeeri, joka koostuu di-isosyanaateista, polyoleista ja ketjunjatkajista. Suorituskykyisenä elastomeerina TPU:lla on laaja valikoima loppupään tuotesuuntia, ja sitä käytetään laajasti päivittäisissä tarpeissa, urheiluvälineissä, leluissa, koristemateriaaleissa ja muilla aloilla, kuten kenkämateriaaleissa, letkuissa, kaapeleissa, lääketieteellisissä laitteissa jne.
Tällä hetkellä tärkeimpiä TPU-raaka-aineiden valmistajia ovat BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghuan uudet materiaalit, ja niin edelleen. Kotimaisten yritysten sijoittelun ja kapasiteetin laajentamisen myötä TPU-teollisuus on tällä hetkellä erittäin kilpailukykyinen. Huippuluokan sovelluskentällä se on kuitenkin edelleen riippuvainen tuonnista, joka on myös alue, jolla Kiinan on saavutettava läpimurtoja. Puhutaanpa TPU-tuotteiden tulevaisuuden markkinanäkymistä.
1. Ylikriittinen vaahtoava E-TPU
Vuonna 2012 Adidas ja BASF kehittivät yhdessä juoksukenkäbrändin EnergyBoost, joka käyttää vaahdotettua TPU:ta (tuotenimi infinergy) välipohjamateriaalina. Koska pohjana käytetään polyeetteri-TPU:ta, jonka Shore A-kovuus on 80-85, verrattuna EVA-välipohjiin, vaahdotetut TPU-välipohjat voivat silti säilyttää hyvän joustavuuden ja pehmeyden alle 0 ℃:n ympäristöissä, mikä parantaa käyttömukavuutta ja on laajalti tunnustettu markkinat.
2. Kuituvahvistettu modifioitu TPU-komposiittimateriaali
TPU:lla on hyvä iskunkestävyys, mutta joissakin sovelluksissa vaaditaan korkea kimmokerroin ja erittäin kovia materiaaleja. Lasikuituvahvistuksen modifiointi on yleisesti käytetty tekniikka materiaalien kimmomoduulin lisäämiseksi. Modifioinnin avulla voidaan saada termoplastisia komposiittimateriaaleja, joilla on monia etuja, kuten korkea kimmokerroin, hyvä eristys, vahva lämmönkestävyys, hyvä elastinen palautumiskyky, hyvä korroosionkestävyys, iskunkestävyys, alhainen laajenemiskerroin ja mittojen vakaus.
BASF on ottanut patentissaan käyttöön teknologian korkeamoduulisen lasikuituvahvisteisen TPU:n valmistamiseksi käyttämällä lyhyitä lasikuituja. TPU, jonka Shore D -kovuus oli 83, syntetisoitiin sekoittamalla polytetrafluorietyleeniglykolia (PTMEG, Mn = 1000), MDI:tä ja 1,4-butaanidiolia (BDO) 1,3-propaanidiolin kanssa raaka-aineina. Tämä TPU yhdistettiin lasikuidun kanssa massasuhteessa 52:48, jotta saatiin komposiittimateriaali, jonka kimmokerroin oli 18,3 GPa ja vetolujuus 244 MPa.
Lasikuidun lisäksi on raportoitu myös hiilikuitukomposiitti-TPU:ta käyttävistä tuotteista, kuten Covestron Maezio-hiilikuitu/TPU-komposiittilevy, jonka kimmomoduuli on jopa 100 GPa ja jonka tiheys on pienempi kuin metallien.
3. Halogeeniton palosuojattu TPU
TPU:lla on korkea lujuus, korkea sitkeys, erinomainen kulutuskestävyys ja muut ominaisuudet, mikä tekee siitä erittäin sopivan vaippamateriaalin johtimille ja kaapeleille. Mutta sovellusalueilla, kuten latausasemilla, vaaditaan korkeampi palonestokyky. On yleensä kaksi tapaa parantaa TPU:n palonestokykyä. Yksi on reaktiivinen paloa hidastava modifikaatio, joka sisältää paloa hidastavien materiaalien, kuten fosforia, typpeä ja muita alkuaineita sisältävien polyolien tai isosyanaattien lisäämisen TPU:n synteesiin kemiallisen sidoksen avulla; Toinen on additiivinen palonestoainemuunnos, jossa käytetään TPU:ta substraattina ja palonestoaineiden lisäämistä sulasekoitusta varten.
Reaktiivinen modifiointi voi muuttaa TPU:n rakennetta, mutta kun lisäaineen palonestoaineen määrä on suuri, TPU:n lujuus heikkenee, prosessointikyky heikkenee ja pienellä lisäyksellä ei saavuteta vaadittua palonestoainetasoa. Tällä hetkellä ei ole kaupallisesti saatavilla korkean palonestoaineen tuotetta, joka todella täyttäisi latausasemien sovelluksen.
Entinen Bayer MaterialScience (nykyisin Kostron) esitteli kerran patentissaan orgaanista fosforia sisältävän polyolin (IHPO), joka perustuu fosfiinioksidiin. IHPO:sta, PTMEG-1000:sta, 4,4'-MDI:stä ja BDO:sta syntetisoidulla polyeetteri-TPU:lla on erinomaiset palonesto- ja mekaaniset ominaisuudet. Ekstruusioprosessi on sileä ja tuotteen pinta on sileä.
Halogeenittomien palonestoaineiden lisääminen on tällä hetkellä yleisimmin käytetty tekninen tapa valmistaa halogeenittomia palonestoaineita. Yleensä käytetään fosforipohjaisia, typpipohjaisia, piipohjaisia, booripohjaisia palonestoaineita tai metallihydroksideja käytetään palonestoaineina. TPU:n luontaisesta syttyvyydestä johtuen vaaditaan usein yli 30 % paloa hidastavaa täyttömäärää stabiilin palonestokerroksen muodostamiseksi palamisen aikana. Kuitenkin, kun lisätyn palonestoaineen määrä on suuri, palonestoaine jakautuu epätasaisesti TPU-substraattiin ja palonestoaineen mekaaniset ominaisuudet eivät ole ihanteellisia, mikä myös rajoittaa sen käyttöä ja edistämistä esimerkiksi letkuissa ja kalvoissa. ja kaapelit.
BASF:n patentti esittelee paloa hidastavan TPU-teknologian, joka sekoittaa melamiinipolyfosfaattia ja fosforia sisältävää fosfiinihapon johdannaista palonestoaineina TPU:n kanssa, jonka painokeskimääräinen molekyylipaino on yli 150 kDa. Havaittiin, että palonestokyky parani merkittävästi samalla kun saavutettiin suuri vetolujuus.
Materiaalin vetolujuuden parantamiseksi entisestään BASF:n patentti esittelee menetelmän isosyanaatteja sisältävän silloitusaineen perusseoksen valmistamiseksi. 2 %:n lisääminen tämän tyyppistä perusseosta koostumukseen, joka täyttää UL94V-0 palonestovaatimukset, voi lisätä materiaalin vetolujuutta 35 MPa:sta 40 MPa:iin säilyttäen samalla V-0 palonestokyvyn.
Palamista hidastavan TPU:n lämmön ikääntymisen kestävyyden parantamiseksi patenttiLinghua New Materials Companyesittelee myös menetelmän pintapinnoitettujen metallihydroksidien käyttämiseksi palonestoaineina. Palamista hidastavan TPU:n hydrolyysin vastustuskyvyn parantamiseksi,Linghua New Materials Companyotettiin käyttöön metallikarbonaatti melamiinin palonestoaineen lisäämisen perusteella toisessa patenttihakemuksessa.
4. TPU automaalin suojakalvolle
Automaalin suojakalvo on suojakalvo, joka eristää maalipinnan ilmasta asennuksen jälkeen, ehkäisee happosateita, hapettumista, naarmuja ja antaa maalipinnalle pitkäkestoisen suojan. Sen päätehtävä on suojata auton maalipintaa asennuksen jälkeen. Maalisuojakalvo koostuu yleensä kolmesta kerroksesta, joiden pinnalla on itsestään paraneva pinnoite, keskellä polymeerikalvo ja pohjakerroksessa akryylipuristusherkkä liima. TPU on yksi tärkeimmistä materiaaleista välipolymeerikalvojen valmistuksessa.
Maalisuojakalvossa käytetyn TPU:n suorituskykyvaatimukset ovat seuraavat: naarmuuntuminen, korkea läpinäkyvyys (valonläpäisy>95 %), joustavuus alhaisissa lämpötiloissa, kestävyys korkeissa lämpötiloissa, vetolujuus> 50 MPa, venymä> 400 % ja Shore A kovuusalue 87-93; Tärkein suorituskyky on säänkestävyys, joka sisältää UV-ikääntymisen, termisen oksidatiivisen hajoamisen ja hydrolyysin kestävyyden.
Tällä hetkellä kypsiä tuotteita ovat alifaattinen TPU, joka on valmistettu disykloheksyylidi-isosyanaatista (H12MDI) ja polykaprolaktonidiolista raaka-aineina. Tavallinen aromaattinen TPU muuttuu näkyvästi keltaiseksi päivän UV-säteilytyksen jälkeen, kun taas alifaattinen TPU, jota käytetään auton käärekalvossa, voi säilyttää kellastumiskertoimensa ilman merkittäviä muutoksia samoissa olosuhteissa.
Poly (ε – caprolactone) TPU:lla on tasapainoisempi suorituskyky verrattuna polyeetteri- ja polyesteri-TPU:han. Toisaalta sillä voi olla erinomainen tavallisen polyesteri-TPU:n repäisylujuus, kun taas toisaalta se osoittaa myös erinomaisen alhaisen puristuksen pysyvän muodonmuutoksen ja polyeetteri-TPU:n hyvän palautumiskyvyn, joten sitä käytetään laajalti markkinoilla.
Markkinasegmentoinnin jälkeisten tuotteiden kustannustehokkuuden erilaisten vaatimusten vuoksi, pintapinnoitustekniikan ja liimakoostumuksen säätökyvyn parantuessa, on myös mahdollisuus, että polyeetteri tai tavallinen polyesteri H12MDI alifaattinen TPU levitetään tulevaisuudessa maalinsuojakalvoihin.
5. Biopohjainen TPU
Yleisin menetelmä biopohjaisen TPU:n valmistamiseksi on lisätä polymerointiprosessin aikana biopohjaisia monomeerejä tai välituotteita, kuten biopohjaisia isosyanaatteja (kuten MDI, PDI), biopohjaisia polyoleja jne. Niiden joukossa biopohjaiset isosyanaatit ovat suhteellisen harvinaisia markkinoilla, kun taas biopohjaiset polyolit ovat yleisempiä.
Biopohjaisten isosyanaattien osalta BASF, Covestro ja muut ovat panostaneet paljon PDI-tutkimukseen jo vuonna 2000, ja ensimmäinen erä PDI-tuotteita tuotiin markkinoille vuosina 2015-2016. Wanhua Chemical on kehittänyt 100% biopohjaisia TPU-tuotteita käyttämällä biopohjaista PDI:tä, joka on valmistettu maissikeittimestä.
Biopohjaisten polyolien osalta se sisältää biopohjaisen polytetrafluorieteenin (PTMEG), biopohjaisen 1,4-butaanidiolin (BDO), biopohjaisen 1,3-propaanidiolin (PDO), biopohjaiset polyesteripolyolit, biopohjaiset polyeetteripolyolit jne.
Tällä hetkellä useat TPU-valmistajat ovat tuoneet markkinoille biopohjaisen TPU:n, jonka suorituskyky on verrattavissa perinteiseen petrokemialliseen TPU:han. Suurin ero näiden biopohjaisten TPU:iden välillä on biopohjaisen pitoisuuden tasossa, joka vaihtelee yleensä 30 %:sta 40 %:iin, ja jotkut jopa saavuttavat korkeampia tasoja. Perinteiseen petrokemialliseen TPU:hun verrattuna biopohjaisella TPU:lla on etuja, kuten hiilidioksidipäästöjen vähentäminen, raaka-aineiden kestävä uudistaminen, vihreä tuotanto ja luonnonvarojen säästäminen. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical jaLinghuan uudet materiaalitovat tuoneet markkinoille biopohjaiset TPU-brändinsä, ja hiilen vähentäminen ja kestävä kehitys ovat myös keskeisiä suuntaviivoja TPU:n kehittämiselle tulevaisuudessa.
Postitusaika: 09.08.2024