TPU ir poliuretāna termoplastisks elastomērs, kas ir daudzfāzu bloka kopolimērs, kas sastāv no diizocianātiem, polioliem un ķēdes paplašinātājiem. TPU kā augstas veiktspējas elastomēru ir plašs pakārtoto produktu virzienu klāsts, un to plaši izmanto ikdienas vajadzībās, sporta aprīkojumā, rotaļlietās, dekoratīvos materiālos un citos laukos, piemēram, apavu materiālos, šļūtenēs, kabeļos, medicīniskajās ierīcēs utt.
Pašlaik galvenie TPU izejvielu ražotāji ir BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua jauni materiāli, utt. Ar vietējo uzņēmumu izkārtojumu un jaudas paplašināšanu TPU nozare šobrīd ir ļoti konkurētspējīga. Tomēr augstākās klases lietojumprogrammu jomā tas joprojām ir atkarīgs no importa, kas ir arī joma, kurā Ķīnai ir jāveic sasniegumi. Parunāsim par TPU produktu nākotnes tirgus izredzēm.
1. Superkritiska putojoša E-TPU
2012. gadā Adidas un BASF kopīgi izstrādāja skriešanas apavu zīmolu EnergyBoost, kurā kā vidējās zoles materiālu tiek izmantots putu TPU (tirdzniecības nosaukums infinergy). Sakarā ar poliētera TPU izmantošanu ar krastu, kas ir 80–85 cietība kā substrāts, salīdzinot ar EVA vidusdaļām, putojošie TPU vidusmēri joprojām var saglabāt labu elastību un maigumu vidē zem 0 ℃, kas uzlabo ērtības nēsāšanu un tiek plaši atzīta tirgū.
2.
TPU ir laba izturība pret triecienu, taču dažos lietojumos ir nepieciešami augsts elastības modulis un ļoti cieti materiāli. Stikla šķiedru pastiprināšanas modifikācija ir parasti izmantots paņēmiens, lai palielinātu materiālu elastības moduli. Veicot modifikāciju, var iegūt termoplastiskus kompozītmateriālus ar daudzām priekšrocībām, piemēram, augstu elastības moduli, labu izolāciju, spēcīgu siltuma izturību, labu elastīgo atveseļošanās veiktspēju, labu izturību pret koroziju, trieciena izturību, zemu izplešanās koeficientu un izmēru stabilitāti.
BASF ir ieviesusi tehnoloģiju augsta moduļa stiklplasta pastiprinātas TPU sagatavošanai, izmantojot stikla īsās šķiedras tā patentā. TPU ar krasta D cietību 83 tika sintezēts, sajaucot politetrafluoretilēnglikolu (PTMEG, MN = 1000), MDI un 1,4-butānēdiolu (BDO) ar 1,3-propanediolu kā izejvielas. Šis TPU tika papildināts ar stikla šķiedru masas proporcijā 52:48, lai iegūtu kompozītmateriālu ar elastības moduli 18,3 GPA un stiepes izturību 244 MPa.
Papildus stikla šķiedrai ir arī ziņojumi par produktiem, kas izmanto oglekļa šķiedras kompozītmateriālu TPU, piemēram, Covestro Maezio oglekļa šķiedras/TPU kompozītmateriāla plate, kura elastības modulis ir līdz 100GPA un zemāks blīvums nekā metāliem.
3. Halogēna brīva liesma palēninātāja TPU
TPU ir augsta izturība, augsta izturība, lieliska nodiluma izturība un citas īpašības, padarot to par ļoti piemērotu apvalka materiālu vadiem un kabeļiem. Bet tādās lietojumprogrammu laukos kā uzlādes stacijas ir nepieciešama lielāka liesmas kavēšanās. Parasti ir divi veidi, kā uzlabot TPU liesmas slāpējošo veiktspēju. Viens no tiem ir reaktīva liesmas slāpējošā modifikācija, kas ietver liesmas slāpējošo materiālu ieviešanu, piemēram, poliolus vai izocianātus, kas satur fosforu, slāpekli un citus elementus TPU sintēzē, izmantojot ķīmisko savienošanu; Otrais ir piedevu liesmas slāpētāja modifikācija, kas ietver TPU kā substrāta izmantošanu un liesmas slāpētāju pievienošanu kausēšanai.
Reaktīvā modifikācija var mainīt TPU struktūru, bet, ja piedevu liesmas slāpētāja daudzums ir liels, TPU stiprums samazinās, apstrādes veiktspēja pasliktinās un, pievienojot nelielu daudzumu, nevar sasniegt nepieciešamo liesmas palēninātāja līmeni. Pašlaik nav komerciāli pieejama augsta liesmas slāpējoša produkta, kas patiešām varētu izpildīt uzlādes staciju pielietojumu.
Bijušais Bayer MaterialScience (tagad Kostrons) savulaik ieviesa organisku fosforu, kas satur poliolu (IHPO), pamatojoties uz fosfīna oksīdu patentā. Polieter TPU, kas sintezēts no IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI un BDO, uzrāda lieliskas liesmas slāpēšanas un mehāniskās īpašības. Ekstrūzijas process ir gluds, un produkta virsma ir gluda.
Pievienojot halogēnus liesmas slāpētājus, pašlaik ir visbiežāk izmantotais tehniskais ceļš, lai sagatavotu halogēnus liesmas slāpējošo TPU. Parasti uz fosfora balstīti, uz slāpekļa bāzes, uz silīcija bāzes, boronu bāzes liesmas slāpētāji ir salikti vai metāla hidroksīdi tiek izmantoti kā liesmas slāpētāji. Sakarā ar TPU raksturīgo uzliesmojumu, bieži ir nepieciešams liesmas slāpējošais pildījuma daudzums, kas pārsniedz 30%, lai sadegšanas laikā veidotu stabilu liesmas slāni. Tomēr, kad pievienotā liesmas slāpētāja daudzums ir liels, liesmas slāpētājs ir nevienmērīgi izkliedēts TPU substrātā, un liesmas sliecīgā TPU mehāniskās īpašības nav ideālas, kas arī ierobežo tā pielietojumu un veicināšanu tādās jomās kā šļūtenes, filmas un kabeļi.
BASF patents ievieš liesmu, kas ir slāpējoša TPU tehnoloģija, kas sajauc melamīna polifosfātu un fosforu, kas satur fosfīnskābes atvasinājumu kā liesmas slāpētājiem ar TPU ar svara vidējo molekulmasu, kas lielāks par 150 kDa. Tika konstatēts, ka liesmas palēninātāja veiktspēja ir ievērojami uzlabojusies, sasniedzot augstu stiepes izturību.
Lai vēl vairāk uzlabotu materiāla stiepes izturību, BASF patents ievieš metodi, kā sagatavot šķērssavienojuma aģentu MasterBatch, kas satur izocianātus. 2% šāda veida MasterBatch pievienošana kompozīcijai, kas atbilst UL94V-0 liesmas slāpējošām prasībām, var palielināt materiāla stiepes izturību no 35MPa līdz 40MPA, saglabājot V-0 liesmas slēnas darbības veiktspēju.
Lai uzlabotu liesmu-atslābinātā TPU izturību pret siltumuLinghua New Materials CompanyIepazīstina arī ar metāla metāla hidroksīdu izmantošanu kā liesmas slāpētājiem. Lai uzlabotu liesmu-slāpējoša TPU hidrolīzes izturību,Linghua New Materials CompanyIepazīstināts ar metāla karbonātu, pamatojoties uz melamīna liesmas palēninātāja pievienošanu citā patenta pielietojumā.
4. TPU automobiļu krāsas aizsardzības plēvei
Automašīnu krāsas aizsardzības plēve ir aizsargājoša plēve, kas pēc uzstādīšanas izolē krāsas virsmu no gaisa, novērš skābu lietus, oksidāciju, skrāpējumus un nodrošina ilgstošu krāsas aizsardzību krāsas virsmai. Tās galvenā funkcija ir aizsargāt automašīnas krāsas virsmu pēc uzstādīšanas. Krāsu aizsardzības plēve parasti sastāv no trim slāņiem ar pašdziedinošu pārklājumu uz virsmas, polimēra plēves vidū un akrila spiediena jutīgu līmi apakšējā slānī. TPU ir viens no galvenajiem materiāliem starpposma plēvju sagatavošanai.
Krāsu aizsardzības plēvē izmantotās TPU veiktspējas prasības ir šādas: izturība pret skrāpējumiem, augsta caurspīdīgums (gaismas caurlaidība> 95%), elastība ar zemu temperatūru, izturība pret augstu temperatūru, stiepes izturība> 50mpa, pagarinājums> 400%un krastā cietības diapazons ir 87–93; Vissvarīgākā veiktspēja ir pretestība laika apstākļiem, kas ietver izturību pret UV novecošanos, termisko oksidatīvo noārdīšanos un hidrolīzi.
Pašlaik nobriedušie produkti ir alifātiski TPU, kas sagatavots no dicikloheksil diizocianāta (H12MDI) un polikaprolaktona diola kā izejvielas. Parastais aromātiskais TPU redzami kļūst dzeltens pēc vienas UV apstarošanas dienas, savukārt alifātiskais TPU, ko izmanto automašīnas iesaiņojuma plēvei, var saglabāt savu dzelteno koeficientu bez būtiskām izmaiņām tādos pašos apstākļos.
Poli (ε - kaprolaktona) TPU ir līdzsvarotāka veiktspēja, salīdzinot ar poliētera un poliestera TPU. No vienas puses, tas var uzrādīt lielisku parastā poliestera TPU pretestību asarā, savukārt, no otras puses, tas arī parāda izcilu zemu kompresijas pastāvīgu deformāciju un polētera TPU lielas atsitiena veiktspēju, tādējādi to plaši izmanto tirgū.
Sakarā ar dažādām prasībām produktu rentabilitātei pēc tirgus segmentēšanas, uzlabojot virsmas pārklājuma tehnoloģiju un līmējošās formulas pielāgošanas spēju, ir arī iespēja poliētera vai parastā poliestera H12MDI alifātiskā TPU, kas nākotnē jāizmanto krāsu aizsardzības plēvēm.
5. Biobāzes TPU
Parastā bio balstīta TPU sagatavošanas metode ir bio bāzes vai starpproduktu ieviešana polimerizācijas procesā, piemēram, bio bāzes izocianātus (piemēram, MDI, PDI), bio balstītus poliolus utt. Starp tiem, biobāzes izocianāti ir salīdzinoši reti sastopami tirgū, bet biobāzes polioli ir biežāk sastopami.
Runājot par biogrāfiskiem izocianātiem, jau 2000. gadā BASF, Covestro un citi ir ieguldījuši daudz pūļu PDI pētījumos, un pirmā PDI produktu partija tika pielikta tirgū 2015.-2016. Gadā. Wanhua Chemical ir izstrādājusi 100% bio bāzes TPU produktus, izmantojot Bio balstītu PDI, kas izgatavots no kukurūzas strūklas.
Runājot par bio balstītiem polioliem, tas ietver bio bāzes politetrafluoretilēnu (PTMEG), bio bāzētu 1,4-butānēdiolu (BDO), bio bāzes 1,3-propandiolu (ACDO), bio bāzes poliestera poliolus, bio bāzes poliolos utt. Utt.
Pašlaik vairāki TPU ražotāji ir uzsākuši BIO balstītu TPU, kuru veiktspēja ir salīdzināma ar tradicionālo naftas ķīmisko TPU. Galvenā atšķirība starp šiem Bio balstītajiem TPU ir uz biogrāfijas satura līmeni, parasti svārstoties no 30% līdz 40%, un daži pat sasniedz augstāku līmeni. Salīdzinot ar tradicionālajiem naftas ķīmijas balstītajiem TPU, BIO balstītai TPU ir tādas priekšrocības kā oglekļa emisiju samazināšana, izejvielu ilgtspējīga atjaunošana, zaļā ražošana un resursu saglabāšana. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical unLinghua jauni materiāliir uzsākuši savus BIO balstītus TPU zīmolus, un oglekļa samazināšana un ilgtspējība ir arī galvenie TPU attīstības virzieni nākotnē.
Pasta laiks: Aug-09-2024