TPU är en termoplastisk polyuretanelastomer, som är en flerfassegmentsampolymer som består av diisocyanater, polyoler och kedjeförlängare. Som en högpresterande elastomer har TPU ett brett utbud av nedströms produktriktningar och används i stor utsträckning i dagliga behov, sportutrustning, leksaker, dekorativa material och andra områden, såsom skomaterial, slangar, kablar, medicinsk utrustning, etc.
För närvarande inkluderar de viktigaste tillverkarna av TPU-råmaterial BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua nya material, och så vidare. Med layouten och kapacitetsutvidgningen av inhemska företag är TPU-industrin för närvarande mycket konkurrenskraftig. Men i det avancerade applikationsområdet är det fortfarande beroende av import, vilket också är ett område som Kina behöver för att uppnå genombrott inom. Låt oss prata om framtida marknadsutsikter för TPU-produkter.
1. Superkritiskt skummande E-TPU
Under 2012 utvecklade Adidas och BASF tillsammans löparskomärket EnergyBoost, som använder skummad TPU (varunamn infinergy) som mellansulamaterial. På grund av användningen av polyeter-TPU med en Shore A-hårdhet på 80-85 som underlag, jämfört med EVA-mellansulor, kan skummade TPU-mellansulor fortfarande bibehålla god elasticitet och mjukhet i miljöer under 0 ℃, vilket förbättrar bärkomforten och är allmänt erkänd i marknaden.
2. Fiberförstärkt modifierat TPU-kompositmaterial
TPU har bra slagtålighet, men i vissa applikationer krävs hög elasticitetsmodul och mycket hårda material. Glasfiberarmeringsmodifiering är en vanlig teknik för att öka elasticitetsmodulen hos material. Genom modifiering kan termoplastiska kompositmaterial med många fördelar såsom hög elasticitetsmodul, bra isolering, stark värmebeständighet, god elastisk återvinningsprestanda, god korrosionsbeständighet, slaghållfasthet, låg expansionskoefficient och dimensionsstabilitet erhållas.
BASF har introducerat en teknologi för framställning av glasfiberarmerad TPU med hög modul med korta glasfibrer i sitt patent. En TPU med en Shore D-hårdhet på 83 syntetiserades genom att blanda polytetrafluoretylenglykol (PTMEG, Mn=1000), MDI och 1,4-butandiol (BDO) med 1,3-propandiol som råmaterial. Denna TPU komponerades med glasfiber i ett massförhållande av 52:48 för att erhålla ett kompositmaterial med en elasticitetsmodul på 18,3 GPa och en draghållfasthet på 244 MPa.
Förutom glasfiber finns det även rapporter om produkter som använder kolfiberkomposit TPU, som Covestros Maezio kolfiber/TPU kompositskiva som har en elasticitetsmodul på upp till 100GPa och lägre densitet än metaller.
3. Halogenfri flamskyddad TPU
TPU har hög hållfasthet, hög seghet, utmärkt slitstyrka och andra egenskaper, vilket gör det till ett mycket lämpligt mantelmaterial för ledningar och kablar. Men inom applikationsområden som laddningsstationer krävs högre flamskydd. Det finns i allmänhet två sätt att förbättra TPU:s flamskyddande prestanda. En är reaktiv flamskyddsmodifiering, vilket innebär att man introducerar flamskyddsmaterial som polyoler eller isocyanater som innehåller fosfor, kväve och andra element i syntesen av TPU genom kemisk bindning; Den andra är additiv flamskyddsmodifiering, som innebär att man använder TPU som substrat och tillsätter flamskyddsmedel för smältblandning.
Reaktiv modifiering kan ändra strukturen hos TPU, men när mängden tillsats flamskyddsmedel är stor, minskar styrkan hos TPU, bearbetningsprestandan försämras och att lägga till en liten mängd kan inte uppnå den erforderliga flamskyddsnivån. För närvarande finns det ingen kommersiellt tillgänglig hög flamskyddsprodukt som verkligen kan uppfylla tillämpningen av laddningsstationer.
Tidigare Bayer MaterialScience (nu Kostron) introducerade en gång en organisk fosforinnehållande polyol (IHPO) baserad på fosfinoxid i ett patent. Polyeter-TPU syntetiserad från IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI och BDO uppvisar utmärkt flamskydd och mekaniska egenskaper. Extruderingsprocessen är slät och ytan på produkten är slät.
Att tillsätta halogenfria flamskyddsmedel är för närvarande den mest använda tekniska metoden för att framställa halogenfri flamskyddsmedel TPU. I allmänhet blandas fosforbaserade, kvävebaserade, kiselbaserade, borbaserade flamskyddsmedel eller metallhydroxider används som flamskyddsmedel. På grund av den inneboende brännbarheten hos TPU krävs ofta en flamskyddsmedelsfyllnadsmängd på mer än 30 % för att bilda ett stabilt flamskyddsskikt under förbränning. Men när mängden tillsatt flamskyddsmedel är stor, är flamskyddsmedlet ojämnt fördelat i TPU-substratet, och de mekaniska egenskaperna hos flamskyddsmedlet TPU är inte idealiska, vilket också begränsar dess tillämpning och marknadsföring inom områden som slangar, filmer och kablar.
BASF:s patent introducerar en flamskyddande TPU-teknologi, som blandar melaminpolyfosfat och ett fosforinnehållande derivat av fosfinsyra som flamskyddsmedel med TPU med en viktmedelmolekylvikt över 150 kDa. Det visade sig att den flamskyddande prestandan förbättrades avsevärt samtidigt som hög draghållfasthet uppnåddes.
För att ytterligare förbättra materialets draghållfasthet introducerar BASF:s patent en metod för framställning av tvärbindningsmedelsförråd innehållande isocyanater. Att lägga till 2 % av denna typ av masterbatch till en sammansättning som uppfyller UL94V-0 flamskyddskrav kan öka materialets draghållfasthet från 35MPa till 40MPa samtidigt som V-0 flamskyddsprestanda bibehålls.
För att förbättra värmeåldringsbeständigheten hos flamskyddad TPU, patentet påLinghua New Materials Companyintroducerar också en metod för att använda ytbelagda metallhydroxider som flamskyddsmedel. För att förbättra hydrolysbeständigheten hos flamskyddad TPU,Linghua New Materials Companyinfört metallkarbonat på basis av tillsats av melamin flamskyddsmedel i en annan patentansökan.
4. TPU för billackskyddsfilm
Billackskyddsfilm är en skyddsfilm som isolerar lackytan från luften efter montering, förhindrar surt regn, oxidation, repor och ger ett långvarigt skydd för lackytan. Dess huvudsakliga funktion är att skydda billackytan efter installationen. Färgskyddsfilmen består i allmänhet av tre lager, med en självläkande beläggning på ytan, en polymerfilm i mitten och ett tryckkänsligt akryllim på bottenskiktet. TPU är ett av huvudmaterialen för framställning av mellanliggande polymerfilmer.
Prestandakraven för TPU som används i färgskyddsfilm är som följer: reptålighet, hög transparens (ljusgenomsläpplighet>95%), lågtemperaturflexibilitet, högtemperaturbeständighet, draghållfasthet>50MPa, töjning>400% och Shore A hårdhetsområde 87-93; Den viktigaste prestandan är väderbeständighet, vilket inkluderar motstånd mot UV-åldring, termisk oxidativ nedbrytning och hydrolys.
De för närvarande mogna produkterna är alifatisk TPU framställd av dicyklohexyldiisocyanat (H12MDI) och polykaprolaktondiol som råmaterial. Vanlig aromatisk TPU blir synligt gul efter en dags UV-bestrålning, medan alifatisk TPU som används för bilinpackningsfilm kan bibehålla sin gulningskoefficient utan betydande förändringar under samma förhållanden.
Poly (ε – caprolactone) TPU har en mer balanserad prestanda jämfört med polyeter och polyester TPU. Å ena sidan kan den uppvisa utmärkt rivhållfasthet av vanlig polyester TPU, medan den å andra sidan också visar enastående låg kompression permanent deformation och hög rebound-prestanda hos polyeter TPU, och används därför i stor utsträckning på marknaden.
På grund av olika krav på produktens kostnadseffektivitet efter marknadssegmentering, med förbättringen av ytbeläggningstekniken och förmågan att justera limformeln, finns det också en chans för polyeter eller vanlig polyester H12MDI alifatisk TPU att appliceras på färgskyddsfilmer i framtiden.
5. Biobaserad TPU
Den vanliga metoden för att framställa biobaserad TPU är att introducera biobaserade monomerer eller intermediärer under polymerisationsprocessen, såsom biobaserade isocyanater (såsom MDI, PDI), biobaserade polyoler, etc. Bland dem är biobaserade isocyanater relativt sällsynta i marknaden, medan biobaserade polyoler är vanligare.
När det gäller biobaserade isocyanater, så tidigt som 2000, har BASF, Covestro och andra investerat mycket kraft i PDI-forskning, och den första satsen PDI-produkter släpptes ut på marknaden 2015-2016. Wanhua Chemical har utvecklat 100% biobaserade TPU-produkter med biobaserad PDI gjord av majsstover.
När det gäller biobaserade polyoler inkluderar det biobaserad polytetrafluoreten (PTMEG), biobaserad 1,4-butandiol (BDO), biobaserad 1,3-propandiol (PDO), biobaserad polyesterpolyoler, biobaserad polyeterpolyoler, etc.
För närvarande har flera TPU-tillverkare lanserat biobaserad TPU, vars prestanda är jämförbar med traditionell petrokemibaserad TPU. Den största skillnaden mellan dessa biobaserade TPU:er ligger i nivån på biobaserat innehåll, som vanligtvis sträcker sig från 30 % till 40 %, med vissa som till och med uppnår högre nivåer. Jämfört med traditionell petrokemiskt baserad TPU har biobaserad TPU fördelar som att minska koldioxidutsläppen, hållbar förnyelse av råvaror, grön produktion och resursbevarande. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical ochLinghua nya materialhar lanserat sina biobaserade TPU-varumärken, och koldioxidreduktion och hållbarhet är också viktiga riktningar för TPU-utveckling i framtiden.
Posttid: Aug-09-2024