ТПУ - гэта поліўрэтанавы тэрмапластычны эластамер, які ўяўляе сабой шматфазны блок-супалімер, які складаецца з дыізацыянатаў, поліолаў і падаўжальнікаў ланцуга. З'яўляючыся высокаэфектыўным эластамерам, TPU мае шырокі спектр наступных напрамкаў прадукцыі і шырока выкарыстоўваецца ў паўсядзённых патрэбах, спартыўным інвентары, цацках, дэкаратыўных матэрыялах і іншых галінах, такіх як абутковыя матэрыялы, шлангі, кабелі, медыцынскія прылады і г.д.
У цяперашні час асноўныя вытворцы сыравіны з ТПУ ўключаюць BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Новыя матэрыялы Linhua, і гэтак далей. Дзякуючы планіроўцы і пашырэнню магутнасцей айчынных прадпрыемстваў, прамысловасць ТПУ ў цяперашні час вельмі канкурэнтаздольная. Аднак у галіне прымянення высокага класа ён па-ранейшаму залежыць ад імпарту, у якім Кітай таксама павінен дасягнуць прарыву. Давайце пагаворым аб будучых рынкавых перспектывах прадукцыі з ТПУ.
1. Звышкрытычнае ўспеньванне E-TPU
У 2012 годзе Adidas і BASF сумесна распрацавалі марку бегавых красовак EnergyBoost, якая выкарыстоўвае ўспенены ТПУ (гандлёвая назва infinergy) у якасці прамежкавай падэшвы. Дзякуючы выкарыстанню ў якасці падкладкі поліэфірнага ТПУ з цвёрдасцю па Шору А 80-85, у параўнанні з прамежкавай падэшвай EVA, прамежкавая падэшва з успененага ТПУ можа захоўваць добрую эластычнасць і мяккасць пры тэмпературы ніжэй за 0 ℃, што павышае камфорт пры нашэнні і шырока прызнана ў рынку.
2. Армаваны валакном мадыфікаваны ТПУ кампазітны матэрыял
ТПУ мае добрую ўдаратрываласць, але ў некаторых выпадках патрабуецца высокі модуль пругкасці і вельмі цвёрдыя матэрыялы. Мадыфікацыя шкловалакна з'яўляецца шырока выкарыстоўваным метадам для павелічэння модуля пругкасці матэрыялаў. Дзякуючы мадыфікацыі можна атрымаць тэрмапластычныя кампазітныя матэрыялы са шматлікімі перавагамі, такімі як высокі модуль пругкасці, добрая ізаляцыя, моцная тэрмаўстойлівасць, добрая эфектыўнасць аднаўлення пругкасці, добрая ўстойлівасць да карозіі, ударатрываласць, нізкі каэфіцыент пашырэння і стабільнасць памераў.
Кампанія BASF прадставіла ў сваім патэнце тэхналогію падрыхтоўкі высокамодульнага ТПУ, армаванага шкловалакном, з выкарыстаннем кароткіх шкляных валокнаў. TPU з цвёрдасцю па Шору D 83 быў сінтэзаваны шляхам змешвання політэтрафтарэтыленгліколя (PTMEG, Mn=1000), MDI і 1,4-бутандиола (BDO) з 1,3-пропандиолом ў якасці сыравіны. Гэты ТПУ быў змешаны са шкловалакном у масавых суадносінах 52:48 для атрымання кампазітнага матэрыялу з модулем пругкасці 18,3 ГПа і трываласцю на разрыў 244 МПа.
У дадатак да шкловалакна ёсць таксама паведамленні аб прадуктах, у якіх выкарыстоўваецца кампазіт з вугляроднага валакна TPU, напрыклад, кампазітная пліта Maezio з вугляроднага валакна/TPU кампаніі Covestro, якая мае модуль пругкасці да 100 ГПа і меншую шчыльнасць, чым металы.
3. Вогнеахоўны ТПУ без галагенаў
ТПУ валодае высокай трываласцю, высокай трываласцю, выдатнай зносаўстойлівасцю і іншымі ўласцівасцямі, што робіць яго вельмі прыдатным матэрыялам для абалонкі правадоў і кабеляў. Але ў такіх сферах прымянення, як зарадныя станцыі, патрабуецца больш высокая вогнеўстойлівасць. Як правіла, ёсць два спосабы палепшыць вогнеахоўныя характарыстыкі ТПУ. Адным з іх з'яўляецца рэактыўная мадыфікацыя антыпірэнаў, якая прадугледжвае ўвядзенне вогнеахоўных матэрыялаў, такіх як поліолы або ізацыянаты, якія змяшчаюць фосфар, азот і іншыя элементы, у сінтэз ТПУ праз хімічнае злучэнне; Другі - гэта адытыўная мадыфікацыя антыпірэнаў, якая прадугледжвае выкарыстанне ТПУ ў якасці падкладкі і даданне антыпірэнаў для змешвання расплаву.
Рэактыўная мадыфікацыя можа змяніць структуру ТПУ, але калі колькасць дадатку антыпірэну вялікая, трываласць ТПУ зніжаецца, прадукцыйнасць апрацоўкі пагаршаецца, і даданне невялікай колькасці не можа дасягнуць патрэбнага ўзроўню антыпірэну. У цяперашні час няма камерцыйна даступнага вогнеахоўнага прадукту, які б сапраўды адпавядаў прымяненню зарадных станцый.
Былы Bayer MaterialScience (цяпер Kostron) аднойчы прадставіў у патэнце арганічны фосфарзмяшчальны поліол (IHPO) на аснове фасфінаксіду. Поліэфір ТПУ, сінтэзаваны з IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI і BDO, дэманструе выдатную вогнеўстойлівасць і механічныя ўласцівасці. Працэс экструзіі гладкі, а паверхня прадукту гладкая.
Даданне безгалогенных антыпірэнаў з'яўляецца ў цяперашні час найбольш часта выкарыстоўваным тэхнічным спосабам для падрыхтоўкі безгалогенных антыпірэнаў TPU. Як правіла, антыпірэны на аснове фосфару, азоту, крэмнію і бору выкарыстоўваюцца ў якасці антыпірэнаў або гідраксіды металаў. З-за ўласцівай ТПУ гаручасці, для фарміравання стабільнага вогнеахоўнага пласта падчас гарэння часта патрабуецца больш за 30% вогнеахоўнага напаўнення. Аднак, калі колькасць дададзенага антыпірэну вялікая, антыпірэн нераўнамерна размяркоўваецца ў падкладцы з ТПУ, і механічныя ўласцівасці антыпірэну з ТПУ не ідэальныя, што таксама абмяжоўвае яго прымяненне і прасоўванне ў такіх галінах, як шлангі, плёнкі. , і кабелі.
Патэнт BASF прадстаўляе тэхналогію вогнеахоўнага ТПУ, якая спалучае поліфасфат меламіну і фосфарзмяшчальнае вытворнае фосфінавай кіслаты ў якасці антыпірэнаў з ТПУ са сярэдневагавай малекулярнай масай больш за 150 кДа. Было ўстаноўлена, што антыпірэны былі значна палепшаны пры дасягненні высокай трываласці на разрыў.
Для далейшага павышэння трываласці матэрыялу на расцяжэнне патэнт BASF прадстаўляе метад падрыхтоўкі маткавай сумесі сшывальнага агента, якая змяшчае ізацыянаты. Даданне 2% маткавай сумесі гэтага тыпу ў кампазіцыю, якая адпавядае патрабаванням UL94V-0 да вогнеахоўнага матэрыялу, можа павялічыць трываласць матэрыялу на расцяжэнне з 35 МПа да 40 МПа пры захаванні вогнеахоўных характарыстык V-0.
Каб палепшыць устойлівасць да тэрмічнага старэння вогнеахоўнага ТПУ, патэнт стКампанія новых матэрыялаў Linhuaтаксама ўводзіць метад выкарыстання гідраксідаў металаў з паверхневым пакрыццём у якасці антыпірэнаў. Для павышэння ўстойлівасці да гідролізу вогнеахоўнага ТПУ,Кампанія новых матэрыялаў Linhuaпрадставіў карбанат металу на аснове дадання меламіну - антыпірэну ў іншай заяўцы на патэнт.
4. TPU для аўтамабільнай фарбы ахоўнай плёнкі
Ахоўная плёнка для фарбы аўтамабіля - гэта ахоўная плёнка, якая ізалюе паверхню фарбы ад паветра пасля ўстаноўкі, прадухіляе кіслотныя дажджы, акісленне, драпіны і забяспечвае працяглую абарону паверхні фарбы. Яго асноўная функцыя - абарона паверхні лакафарбавага пакрыцця аўтамабіля пасля ўстаноўкі. Плёнка для абароны фарбы звычайна складаецца з трох слаёў, з самааднаўляльным пакрыццём на паверхні, палімернай плёнкай у сярэдзіне і акрылавым клеем, адчувальным да ціску, на ніжнім пласце. ТПУ з'яўляецца адным з асноўных матэрыялаў для падрыхтоўкі прамежкавых палімерных плёнак.
Патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык ТПУ, які выкарыстоўваецца ў ахоўнай плёнцы для фарбы, наступныя: устойлівасць да драпін, высокая празрыстасць (каэфіцыент прапускання святла >95%), гнуткасць пры нізкіх тэмпературах, устойлівасць да высокіх тэмператур, трываласць на расцяжэнне>50 МПа, адноснае падаўжэнне>400% і Shore A дыяпазон цвёрдасці 87-93; Найбольш важнай характарыстыкай з'яўляецца ўстойлівасць да надвор'я, якая ўключае ўстойлівасць да УФ-старэння, тэрмічнаму акісляльнай дэградацыі і гідролізу.
У цяперашні час сталыя прадукты - гэта аліфатычны ТПУ, прыгатаваны з дыцыклагексілдыізацыяната (H12MDI) і полікапралактондыёла ў якасці сыравіны. Звычайны араматычны ТПУ прыкметна жоўкне пасля аднаго дня ультрафіялетавага апраменьвання, у той час як аліфатычны ТПУ, які выкарыстоўваецца для абгортвання аўтамабіляў, можа падтрымліваць свой каэфіцыент пажаўцення без значных змен пры тых жа ўмовах.
Полі (ε – капралактон) ТПУ мае больш збалансаваныя характарыстыкі ў параўнанні з поліэфірам і поліэфірным ТПУ. З аднаго боку, ён можа дэманстраваць выдатную ўстойлівасць да разрыву звычайнага поліэфірнага ТПУ, а з іншага боку, ён таксама дэманструе выдатную незваротную дэфармацыю пры нізкім сціску і высокую прадукцыйнасць адскоку поліэфірнага ТПУ, таму шырока выкарыстоўваецца на рынку.
У сувязі з рознымі патрабаваннямі да эканамічнай эфектыўнасці прадукту пасля сегментацыі рынку, з удасканаленнем тэхналогіі нанясення пакрыцця на паверхню і магчымасці карэкціроўкі формулы клею, таксама ёсць шанец, што поліэфірны або звычайны поліэфірны H12MDI аліфатычны TPU у будучыні будзе нанесены на плёнкі для абароны фарбы.
5. ТПУ на біялагічнай аснове
Распаўсюджаным метадам падрыхтоўкі TPU на біялагічнай аснове з'яўляецца ўвядзенне ў працэс полімерызацыі манамераў або прамежкавых прадуктаў на біялагічнай аснове, такіх як ізацыянаты на біялагічнай аснове (напрыклад, MDI, PDI), поліолы на біялагічнай аснове і г. д. Сярод іх ізацыянаты на біялагічнай аснове адносна рэдкія ў на рынку, у той час як паліолы на біялагічнай аснове больш распаўсюджаныя.
Што тычыцца ізацыянатаў на біялагічнай аснове, то яшчэ ў 2000 годзе BASF, Covestro і іншыя ўклалі шмат намаганняў у даследаванні PDI, і першая партыя прадуктаў PDI была выпушчана на рынак у 2015-2016 гадах. Кампанія Wanhua Chemical распрацавала прадукты на 100% біялагічнай аснове ТПУ з выкарыстаннем PDI на біялагічнай аснове, вырабленага з кукурузнай печы.
Што тычыцца поліолаў на біялагічнай аснове, то гэта політэтрафтарэтылен на біялагічнай аснове (PTMEG), 1,4-бутандиол на біялагічнай аснове (BDO), 1,3-прапандыёл на біялагічнай аснове (PDO), поліэфірныя поліолы на біялагічнай аснове, поліэфірныя поліолы на біялагічнай аснове і г.д.
У цяперашні час некалькі вытворцаў ТПУ выпусцілі біялагічны ТПУ, прадукцыйнасць якога параўнальная з традыцыйным ТПУ на нафтахімічнай аснове. Асноўная розніца паміж гэтымі TPU на біялагічнай аснове заключаецца ва ўзроўні змесціва на біялагічнай аснове, які звычайна складае ад 30% да 40%, а некаторыя нават дасягаюць больш высокіх узроўняў. У параўнанні з традыцыйным нафтахімічным ТПУ, ТПУ на біялагічнай аснове мае такія перавагі, як скарачэнне выкідаў вуглякіслага газу, устойлівае аднаўленне сыравіны, экалагічна чыстая вытворчасць і захаванне рэсурсаў. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical іНовыя матэрыялы Linhuaзапусцілі свае брэнды TPU на біялагічнай аснове, а скарачэнне выкідаў вугляроду і ўстойлівасць таксама з'яўляюцца ключавымі напрамкамі развіцця TPU у будучыні.
Час публікацыі: 9 жніўня 2024 г