El TPU és un elastòmer termoplàstic de poliuretà, que és un copolímer de blocs multifàsic format per diisocianats, poliols i extensors de cadena. Com a elastòmer d'alt rendiment, el TPU té una àmplia gamma d'adreces de productes aigües avall i s'utilitza àmpliament en necessitats diàries, equipaments esportius, joguines, materials decoratius i altres camps, com ara materials de sabates, mànegues, cables, dispositius mèdics, etc.
Actualment, els principals fabricants de matèries primeres de TPU inclouen BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Nous materials Linghua, i així successivament. Amb el disseny i l'expansió de la capacitat de les empreses nacionals, la indústria de TPU és actualment altament competitiva. Tanmateix, en el camp d'aplicacions de gamma alta, encara depèn de les importacions, que també és una àrea en la qual la Xina necessita per aconseguir avenços. Parlem de les perspectives futures del mercat dels productes de TPU.
1. E-TPU d'escuma supercrítica
El 2012, Adidas i BASF van desenvolupar conjuntament la marca de sabates de running EnergyBoost, que utilitza TPU (nom comercial infinergy) escumat com a material de la sola entresola. A causa de l'ús de TPU de polièter amb una duresa Shore A de 80-85 com a substrat, en comparació amb les entresoles d'EVA, les entresoles de TPU amb escuma encara poden mantenir una bona elasticitat i suavitat en entorns per sota de 0 ℃, cosa que millora la comoditat i és àmpliament reconeguda en el mercat.
2. Material compost TPU modificat reforçat amb fibra
El TPU té una bona resistència a l'impacte, però en algunes aplicacions es requereixen un alt mòdul elàstic i materials molt durs. La modificació del reforç de fibra de vidre és una tècnica d'ús habitual per augmentar el mòdul elàstic dels materials. Mitjançant la modificació, es poden obtenir materials compostos termoplàstics amb molts avantatges, com ara un alt mòdul elàstic, un bon aïllament, una forta resistència a la calor, un bon rendiment de recuperació elàstica, una bona resistència a la corrosió, una resistència a l'impacte, un baix coeficient d'expansió i una estabilitat dimensional.
BASF ha introduït a la seva patent una tecnologia per preparar TPU reforçat amb fibra de vidre d'alt mòdul mitjançant fibres curtes de vidre. Es va sintetitzar un TPU amb una duresa Shore D de 83 barrejant politetrafluoroetilenglicol (PTMEG, Mn = 1000), MDI i 1,4-butandiol (BDO) amb 1,3-propandiol com a matèries primeres. Aquest TPU es va combinar 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 compost de fibra de carboni, com ara el tauler compost de fibra de carboni/TPU Maezio de Covestro, que té un mòdul elàstic de fins a 100 GPa i una densitat més baixa que els metalls.
3. TPU ignífug sense halògens
El TPU té una alta resistència, una gran tenacitat, una excel·lent resistència al desgast i altres propietats, el que el converteix en un material de funda molt adequat per a cables i cables. Però en camps d'aplicació com les estacions de càrrega, es requereix una major retardació de flama. En general, hi ha dues maneres de millorar el rendiment ignífug del TPU. Una és la modificació ignífuga reactiva, que consisteix a introduir materials ignífugs com poliols o isocianats que contenen fòsfor, nitrogen i altres elements en la síntesi de TPU mitjançant enllaços químics; La segona és la modificació additiva del retardant de flama, que consisteix a utilitzar TPU com a substrat i afegir retardants de flama per a la barreja de la massa fosa.
La modificació reactiva pot canviar l'estructura del TPU, però quan la quantitat d'additiu retardant de flama és gran, la força del TPU disminueix, el rendiment del processament es deteriora i afegir una petita quantitat no pot aconseguir el nivell de retardant de flama requerit. Actualment, no hi ha cap producte ignífug alt disponible al mercat que pugui satisfer realment l'aplicació de les estacions de càrrega.
L'antiga Bayer MaterialScience (ara Kostron) va introduir una vegada un poliol que conté fòsfor orgànic (IHPO) basat en òxid de fosfina en una patent. El polièter TPU sintetitzat a partir d'IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI i BDO presenta excel·lents propietats mecàniques i retardants de flama. El procés d'extrusió és suau i la superfície del producte és llisa.
L'addició de retardants de flama sense halògens és actualment la via tècnica més utilitzada per preparar TPU retardant de flama sense halògens. En general, es combinen retardants de flama basats en fòsfor, nitrogen, silici i bor o com a retardants de flama s'utilitzen hidròxids metàl·lics. A causa de la inflamabilitat inherent del TPU, sovint es requereix una quantitat d'ompliment retardant de flama superior al 30% per formar una capa retardant de flama estable durant la combustió. Tanmateix, quan la quantitat de retardant de flama afegit és gran, el retardant de flama es dispersa de manera desigual al substrat de TPU, i les propietats mecàniques del retardant de flama TPU 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 de TPU ignífuga, que combina polifosfat de melamina i un derivat de l'àcid fosfínic que conté fòsfor com a retardants de flama amb TPU amb un pes molecular mitjà en pes superior a 150 kDa. Es va trobar que el rendiment ignífug es va millorar significativament mentre s'aconseguia una alta 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 masterbatch d'agent de reticulació que conté isocianats. Afegir un 2% d'aquest tipus de masterbatch a una composició que compleixi els requisits ignífugs UL94V-0 pot augmentar la resistència a la tracció del material de 35MPa a 40MPa mentre es manté el rendiment ignífug V-0.
Per millorar la resistència a l'envelliment per calor del TPU retardant de flama, la patent deEmpresa de nous materials Linghuatambé introdueix un mètode per utilitzar hidròxids metàl·lics recoberts de superfície com a retardants de flama. Per millorar la resistència a la hidròlisi del TPU retardant de flama,Empresa de nous materials Linghuava introduir carbonat metàl·lic sobre la base d'afegir retardant de flama de melamina en una altra sol·licitud de patent.
4. TPU per a pel·lícula de protecció de pintura d'automòbil
La pel·lícula de protecció de pintura per a cotxes és una pel·lícula protectora que aïlla la superfície de la pintura de l'aire després de la instal·lació, evita la pluja àcida, l'oxidació, les ratllades i proporciona una protecció duradora a la superfície de la pintura. La seva funció principal és protegir la superfície de la pintura del cotxe després de la instal·lació. La pel·lícula de protecció de pintura consta generalment de tres capes, amb un recobriment autocuratiu a la superfície, una pel·lícula de polímer al mig i un adhesiu acrílic sensible a la pressió a la capa inferior. El TPU és un dels principals materials per preparar pel·lícules de polímers intermedis.
Els requisits de rendiment del TPU utilitzat en la pel·lícula de protecció de pintura són els següents: resistència a les ratllades, alta transparència (transmissió de la llum> 95%), flexibilitat a baixa temperatura, resistència a alta temperatura, resistència a la tracció> 50MPa, allargament> 400% i Shore A rang de duresa de 87-93; El rendiment més important és la resistència a la intempèrie, que inclou la resistència a l'envelliment UV, la degradació oxidativa tèrmica i la hidròlisi.
Els productes actualment madurs són TPU alifàtic preparat a partir de diisocianat de diciclohexil (H12MDI) i diol de policaprolactona com a matèries primeres. El TPU aromàtic ordinari es torna groc visiblement després d'un dia d'irradiació UV, mentre que el TPU alifàtic utilitzat per a la pel·lícula d'embolcall del cotxe pot mantenir el seu coeficient de groc sense canvis significatius en les mateixes condicions.
El poli (ε - caprolactona) TPU té un rendiment més equilibrat en comparació amb el polièter i el polièster TPU. D'una banda, pot mostrar una excel·lent resistència a l'esquinçament del TPU de polièster normal, mentre que, d'altra banda, també demostra una deformació permanent de baixa compressió excepcional i un alt rendiment de rebot del TPU de polièter, per la qual cosa s'utilitza àmpliament al mercat.
A causa dels diferents requisits de rendibilitat del producte després de la segmentació del mercat, amb la millora de la tecnologia de recobriment superficial i la capacitat d'ajust de la fórmula adhesiva, també hi ha la possibilitat que el polièter o el polièster normal H12MDI TPU alifàtic s'apliqui a les pel·lícules de protecció de pintura en el futur.
5. TPU de base biològica
El mètode comú per preparar TPU de base bio és introduir monòmers o intermedis de base bio durant el procés de polimerització, com ara isocianats de base bio (com MDI, PDI), poliols de base bio, etc. mercat, mentre que els poliols de base biològica són més comuns.
Pel que fa als isocianats de base bio, ja l'any 2000, BASF, Covestro i altres han invertit molts esforços en la investigació de PDI, i el primer lot de productes PDI es va posar al mercat el 2015-2016. Wanhua Chemical ha desenvolupat productes de TPU 100% bio amb base biològica PDI feta amb estufa de blat de moro.
Pel que fa als poliols de base bio, inclou politetrafluoroetilè de base bio (PTMEG), 1,4-butandiol (BDO), 1,3-propandiol (PDO), poliols de base bio, polièter poliols de base bio, etc.
Actualment, diversos fabricants de TPU han llançat TPU de base bio, el rendiment és comparable al TPU tradicional basat en petroquímics. La principal diferència entre aquests TPU basats en bio rau en el nivell de contingut basat en bio, generalment que oscil·la entre el 30% i el 40%, amb alguns fins i tot aconseguint nivells més alts. En comparació amb el TPU de base petroquímica tradicional, el TPU de base bio té avantatges com la reducció d'emissions de carboni, la regeneració sostenible de matèries primeres, la producció verda i la conservació de recursos. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical iNous materials Linghuahan llançat les seves marques de TPU basades en bio, i la reducció de carboni i la sostenibilitat també són direccions clau per al desenvolupament de TPU en el futur.
Hora de publicació: 09-agost-2024