TPU és un elastòmer termoplàstic de poliuretà, que és un copolímer de blocs multifase compost per diisocianats, poliolls i extensors de cadena. Com a elastòmer d’alt rendiment, TPU té una àmplia gamma de direccions de productes aigües avall i s’utilitza àmpliament en necessitats diàries, equips esportius, joguines, materials decoratius i altres camps, com ara materials de sabates, mànegues, cables, dispositius mèdics, etc.
Actualment, els principals fabricants de matèries primeres TPU inclouen BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua nous materials, etc. Amb la disposició i l'expansió de la capacitat de les empreses domèstiques, actualment la indústria de la TPU és altament competitiva. No obstant això, en el camp de l'aplicació de gamma alta, encara es basa en les importacions, que també és un àmbit en el qual la Xina ha d'aconseguir avenços. Parlem de les futures perspectives del mercat dels productes de TPU.
1. E-TPU Supercrític E-TPU
El 2012, Adidas i BASF van desenvolupar conjuntament el Running Shoe Brand EnergyBoost, que utilitza TPU foamed (nom comercial Infinergy) com a material entresola. A causa de l'ús de Polyether TPU amb una costa, una duresa de 80-85 com a substrat, en comparació amb les midsoles d'EVA, les midsoles de TPU fomentades encara poden mantenir una bona elasticitat i suavitat en entorns inferiors a 0 ℃, cosa que millora la comoditat i és àmpliament reconeguda al mercat.
2 Material compost de TPU modificat per fibra
La TPU té una bona resistència a l’impacte, però en algunes aplicacions es requereixen un mòdul elàstic elevat i materials molt durs. La modificació del reforç de la fibra de vidre és una tècnica d'ús comú per augmentar el mòdul elàstic de materials. Mitjançant la modificació, es pot obtenir materials compostos termoplàstics amb molts avantatges com ara un mòdul elàstic elevat, un bon aïllament, una forta resistència a la calor, un bon rendiment de recuperació elàstic, una bona resistència a la corrosió, una resistència a l’impacte, un baix coeficient d’expansió i una estabilitat dimensional.
BASF ha introduït una tecnologia per preparar TPU reforçat per fibra de vidre de mòdul amb fibres curtes de vidre en la seva patent. Es va sintetitzar una TPU amb una duresa de la costa D de 83 barrejant politetrafluoroetilenglicol (PTMEG, MN = 1000), MDI i 1,4-butanediol (BDO) amb 1,3-propanediol com a matèries primeres. Aquesta TPU es va agreujar amb fibra de vidre en una proporció de massa de 52:48 per obtenir un material compost amb un mòdul elàstic de 18,3 GPa i una resistència a la tracció de 244 MPa.
A més de la fibra de vidre, també hi ha informes de productes que utilitzen TPU compostos de fibra de carboni, com ara la fibra de carboni de Maezio de COPRESTRTR/tauler compost TPU, que té un mòdul elàstic de fins a 100GPA i una densitat inferior a la de metalls.
3. TPU retardant de flama lliure halògens
La TPU té una gran resistència, una gran resistència, una excel·lent resistència al desgast i altres propietats, cosa que el converteix en un material de beina molt adequat per a cables i cables. Però, en camps de sol·licitud, com ara estacions de recàrrega, es requereix una retard més elevada de la flama. Generalment hi ha dues maneres de millorar el rendiment retardant de la flama de la TPU. Una és la modificació reactiva de retard de la flama, que consisteix a introduir materials retardants de la flama com els poliolls o isocianat que contenen fòsfor, nitrogen i altres elements en la síntesi de TPU mitjançant unió química; El segon és la modificació de retard de la flama additiva, que consisteix en utilitzar TPU com a substrat i afegir retardants de flama per a la barreja de fusió.
La modificació reactiva pot canviar l'estructura de TPU, però quan la quantitat de retardant de la flama additiva és gran, la força de TPU disminueix, el rendiment del processament es deteriora i afegir una petita quantitat no pot assolir el nivell de retard de la flama requerit. Actualment, no hi ha cap producte retardant de flama d’alta flama disponible comercialment que pugui complir l’aplicació de les estacions de recàrrega.
L’antiga Bayer MateriaScience (ara Kostron) va introduir una vegada un fòsfor orgànic que contenia poliol (IHPO) basat en òxid de fosfina en una patent. El Polyether TPU sintetitzat a partir de IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI i BDO presenta una excel·lent retard de flama i propietats mecàniques. El procés d’extrusió és suau i la superfície del producte és suau.
Si afegiu retardants de flama sense halògens, actualment és la ruta tècnica més utilitzada per preparar TPU amb retard de flama sense halògens. Generalment, els retardants de flama a base de fòsfor, a base de nitrogen, a base de silici, a base de bor, es componen o s’utilitzen hidròxids metàl·lics com a retardants de la flama. A causa de la inherent inflamabilitat de la TPU, sovint es requereix una quantitat d'ompliment amb retard de flama superior al 30% per formar una capa retardant de flama estable durant la combustió. Tanmateix, quan la quantitat de retardada de flama afegida és gran, el retardant de la flama es dispersa desigualment al substrat TPU, i les propietats mecàniques del retardant TPU de la flama no són ideals, cosa que també limita la seva aplicació i promoció en camps com mànegues, pel·lícules i cables.
La patent de BASF introdueix una tecnologia TPU-retordant de flama, que barreja el polifosfat de melamina i un fòsfor que conté derivat de l’àcid fosfinic com a retardants de la flama amb TPU amb un pes molecular mitjà de pes superior a 150kDa. Es va trobar que el rendiment retardant de la flama es va millorar significativament alhora que aconseguia una gran resistència a la tracció.
Per millorar encara més la resistència a la tracció del material, la patent de BASF introdueix un mètode per preparar un agent de reticulació que conté isocianats. Afegir el 2% d’aquest tipus de masterbatch a una composició que compleix els requisits retardants de la flama UL94V-0 pot augmentar la resistència a la tracció del material de 35MPa a 40MPa mantenint el rendiment retardant de la flama V-0.
Per millorar la resistència a l’envelliment de la calor de la TPU-retorgant de la flama, la patent deLinghua New Materials CompanyTambé introdueix un mètode per utilitzar hidròxids metàl·lics recoberts de superfície com a retardants de la flama. Per tal de millorar la resistència a la hidròlisi de la TPU-retordant de la flama,Linghua New Materials CompanyEl carbonat metàl·lic introduït sobre la base d’afegir retard de flama de melamina en una altra sol·licitud de patent.
4. TPU per a la pel·lícula de protecció de pintura automobilística
El film de protecció contra la pintura de cotxes és una pel·lícula protectora que aïlla la superfície de la pintura de l’aire després de la instal·lació, impedeix la pluja àcida, l’oxidació, les rascades i proporciona protecció de llarga durada per a la superfície de la pintura. La seva funció principal és protegir la superfície de pintura del cotxe després de la instal·lació. La pel·lícula de protecció de pintura consisteix generalment en tres capes, amb un recobriment autocurador a la superfície, una pel·lícula de polímer al mig i un adhesiu sensible a la pressió acrílica a la capa inferior. La TPU és un dels principals materials per preparar pel·lícules de polímer intermèdia.
Els requisits de rendiment per a TPU utilitzats en la pel·lícula de protecció de pintura són els següents: resistència a les ratllades, alta transparència (transmissió de llum> 95%), flexibilitat a baixa temperatura, resistència a alta temperatura, resistència a la tracció> 50MPa, allargament> 400%i un rang de duresa de 87-93; El rendiment més important és la resistència al temps, que inclou resistència a l’envelliment UV, la degradació oxidativa tèrmica i la hidròlisi.
Els productes actualment madurs són TPU alifàtics preparats a partir de dicicohexil diisocianat (H12MDI) i diol de policaprolactona com a matèries primeres. La TPU aromàtica ordinària es torna de color groc després d’un dia d’irradiació UV, mentre que el TPU alifàtic utilitzat per a la pel·lícula d’embolcall de cotxes pot mantenir el seu coeficient de groc sense canvis significatius en les mateixes condicions.
La TPU de poli (ε - caprolactona) té un rendiment més equilibrat en comparació amb el polièter i el polièster TPU. D’una banda, pot presentar una excel·lent resistència a la llàgrima de la TPU ordinària de polièster, mentre que, d’altra banda, també demostra una deformació permanent de compressió baixa i un alt rendiment de rebot de Polyether TPU, i així s’utilitza àmpliament al mercat.
A causa dels diferents requisits per a la rendibilitat del producte després de la segmentació del mercat, amb la millora de la tecnologia de recobriment superficial i la capacitat d’ajust de fórmules adhesives, també hi ha una possibilitat de polièter o polièster ordinari H12MDI alifàtic TPU per aplicar-se a les pel·lícules de protecció de pintura en el futur.
5. TPU basat en bioba
El mètode comú per preparar TPU basat en bio és introduir monòmers o intermediaris basats en bio durant el procés de polimerització, com els isocianats basats en bio (com MDI, PDI), els poliolls basats en bio, etc. Entre ells, els isocianes bioBasats són relativament rars al mercat, mentre que els poliolls biobasats són més comuns.
Pel que fa a isocianats basats en bio, fins al 2000, BASF, Covestro i altres han invertit molt d’esforç en la investigació en PDI i el primer lot de productes PDI es va posar al mercat el 2015-2016. Wanhua Chemical ha desenvolupat productes TPU basats en 100% amb PDI basat en bio elaborats amb blat de moro.
En termes de poliolls basats en bio, inclou politetrafluoroetilè basat en bio (PTMEG), 1,4-butanediol basat en bio (BDO), 1,3-propanediol basat en bio (PDO), poliolls basats en bio, poliolls basats en bio, etc.
Actualment, diversos fabricants de TPU han llançat TPU basat en bio, el rendiment del qual és comparable al TPU tradicional basat en petroquímica. La diferència principal entre aquestes TPU basades en bio es troba en el nivell de contingut basat en bio, generalment del 30% al 40%, amb alguns fins i tot aconseguint nivells més alts. En comparació amb la TPU tradicional basada en petroquímica, la TPU basada en bio té avantatges com ara reduir les emissions de carboni, la regeneració sostenible de les matèries primeres, la producció verda i la conservació de recursos. BASF, COVESTRO, LUBRIZOL, WANHUA AMBIA, ILinghua nous materialsHan llançat les seves marques TPU basades en bio, i la reducció i la sostenibilitat del carboni també són indicacions clau per al desenvolupament de TPU en el futur.
Hora de la publicació: 09 d’agost-2024