ТПУ — гэта поліўрэтанавы тэрмапластычны эластамер, шматфазны блок-сапалімер, які складаецца з дыізацыянатаў, поліолаў і падаўжальнікаў ланцуга. Як высокапрадукцыйны эластамер, ТПУ мае шырокі спектр напрамкаў вытворчасці і шырока выкарыстоўваецца ў вырабах штодзённых неабходных рэчаў, спартыўнага інвентара, цацак, дэкаратыўных матэрыялаў і іншых галінах, такіх як абутак, шлангі, кабелі, медыцынскія прылады і г.д.
У цяперашні час асноўнымі вытворцамі сыравіны для ТПУ з'яўляюцца BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Новыя матэрыялы Linhuaі гэтак далей. З пашырэннем структуры і магутнасцей айчынных прадпрыемстваў, галіна ТПУ ў цяперашні час вельмі канкурэнтаздольная. Аднак у галіне высокакласнага прымянення яна ўсё яшчэ залежыць ад імпарту, і гэта таксама тая галіна, у якой Кітай павінен дасягнуць прарываў. Давайце пагаворым аб будучых рынкавых перспектывах прадукцыі з ТПУ.
1. Звышкрытычны пенаўтваральны E-TPU
У 2012 годзе Adidas і BASF сумесна распрацавалі брэнд бегавых красовак EnergyBoost, у якіх у якасці матэрыялу прамежкавай падэшвы выкарыстоўваецца вспенены ТПУ (гандлёвая назва Infinergy). Дзякуючы выкарыстанню ў якасці падкладкі поліэфірнага ТПУ з цвёрдасцю па Шору А 80-85, у параўнанні з прамежкавымі падэшвамі з ЭВА, вспененыя прамежкавыя падэшвы з ТПУ могуць захоўваць добрую эластычнасць і мяккасць пры тэмпературы ніжэй за 0 ℃, што паляпшае камфорт пры нашэнні і шырока прызнана на рынку.
2. Валакноўзмоцнены кампазітны матэрыял з мадыфікаванага ТПУ
ТПУ мае добрую ўдаратрываласць, але ў некаторых выпадках патрабуецца высокі модуль пругкасці і вельмі цвёрдыя матэрыялы. Мадыфікацыя шкловалакна — гэта распаўсюджаны метад павышэння модуля пругкасці матэрыялаў. Дзякуючы мадыфікацыі можна атрымаць тэрмапластычныя кампазітныя матэрыялы з многімі перавагамі, такімі як высокі модуль пругкасці, добрая ізаляцыя, высокая цеплаўстойлівасць, добрая здольнасць да аднаўлення пругкасці, добрая каразійная стойкасць, ударатрываласць, нізкі каэфіцыент пашырэння і стабільнасць памераў.
У сваім патэнце кампанія BASF прадставіла тэхналогію атрымання высокамодульнага ТПУ, узмоцненага шкловалакном, з выкарыстаннем кароткіх шкляных валокнаў. ТПУ з цвёрдасцю па Шору D 83 быў сінтэзаваны шляхам змешвання політэтрафторэтыленгліколю (PTMEG, Mn=1000), MDI і 1,4-бутандіолу (BDO) з 1,3-прапандіолам у якасці сыравіны. Гэты ТПУ быў змешаны са шкловалакном у масавай суадносінах 52:48 для атрымання кампазітнага матэрыялу з модулем пругкасці 18,3 ГПа і трываласцю на расцяжэнне 244 МПа.
Акрамя шкловалакна, таксама ёсць паведамленні аб прадуктах з выкарыстаннем вугляроднага кампазітнага ТПУ, такіх як кампазітная пліта з вугляроднага валакна/ТПУ Maezio ад Covestro, якая мае модуль пругкасці да 100 ГПа і меншую шчыльнасць, чым металы.
3. Безгалогенавы вогнеахоўны ТПУ
ТПУ валодае высокай трываласцю, высокай глейкасцю, выдатнай зносаўстойлівасцю і іншымі ўласцівасцямі, што робіць яго вельмі прыдатным матэрыялам для абалонкі правадоў і кабеляў. Але ў такіх галінах прымянення, як зарадныя станцыі, патрабуецца больш высокая вогнеўстойлівасць. Звычайна існуе два спосабы паляпшэння вогнеахоўных уласцівасцей ТПУ. Адзін з іх - гэта рэактыўная мадыфікацыя вогнеахоўнага матэрыялу, якая прадугледжвае ўвядзенне вогнеахоўных матэрыялаў, такіх як поліолы або ізацыянаты, якія змяшчаюць фосфар, азот і іншыя элементы, у сінтэз ТПУ шляхам хімічнай сувязі; другі - гэта адытыўная мадыфікацыя вогнеахоўнага матэрыялу, якая прадугледжвае выкарыстанне ТПУ ў якасці падкладкі і даданне вогнеахоўных рэчываў для змешвання расплаву.
Рэактыўная мадыфікацыя можа змяніць структуру ТПУ, але пры вялікай колькасці дабаўкі, якая антыпірэн, трываласць ТПУ зніжаецца, характарыстыкі апрацоўкі пагаршаюцца, і даданне невялікай колькасці не можа дасягнуць неабходнага ўзроўню антыпірэну. У цяперашні час няма камерцыйна даступнага прадукту з высокім узроўнем антыпірэну, які мог бы сапраўды задаволіць патрэбы зарадных станцый.
Былая кампанія Bayer MaterialScience (цяпер Kostron) у свой час прадставіла ў патэнце арганічны фосфарзмяшчальны поліёл (IHPO) на аснове аксіду фасфіну. Поліэфірны TPU, сінтэзаваны з IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI і BDO, валодае выдатнымі вогнеўстойлівымі і механічнымі ўласцівасцямі. Працэс экструзіі гладкі, а паверхня прадукту гладкая.
Даданне вогнеахоўных рэчываў без галагенаў у цяперашні час з'яўляецца найбольш распаўсюджаным тэхнічным шляхам атрымання вогнеахоўнага ТПУ без галагенаў. Як правіла, у якасці вогнеахоўных рэчываў змешваюць вогнеахоўныя рэчывы на аснове фосфару, азоту, крэмнію або бору, альбо ў якасці вогнеахоўных рэчываў выкарыстоўваюцца гідраксіды металаў. З-за ўласцівай ТПУ гаручасці для ўтварэння стабільнага вогнеахоўнага пласта падчас гарэння часта патрабуецца колькасць вогнеахоўнага рэчыва больш за 30%. Аднак, калі колькасць дададзенага вогнеахоўнага рэчыва вялікая, вогнеахоўны рэчыва нераўнамерна размеркавана ў падкладцы ТПУ, і механічныя ўласцівасці вогнеахоўнага 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 фасфінавай кіслаты ў якасці антыпірэнаў з ТПУ са сярэднемасавой малекулярнай масай больш за 150 кДа. Было ўстаноўлена, што вогнеахоўныя характарыстыкі значна палепшыліся, адначасова дасягнуўшы высокай трываласці на расцяжэнне.
Для далейшага павышэння трываласці матэрыялу на расцяжэнне, патэнт BASF прапануе метад падрыхтоўкі маткавай сумесі зшывальнага агента, якая змяшчае ізацыянаты. Даданне 2% гэтага тыпу маткавай сумесі да складу, які адпавядае патрабаванням UL94V-0 да вогнеахоўнага сродку, можа павялічыць трываласць матэрыялу на расцяжэнне з 35 МПа да 40 МПа, захоўваючы пры гэтым характарыстыкі вогнеахоўнага сродку V-0.
Каб палепшыць устойлівасць да цеплавога старэння вогнеахоўнага ТПУ, патэнтКампанія новых матэрыялаў Linghuaтаксама прадстаўляе метад выкарыстання павярхоўна пакрытых гідраксідаў металаў у якасці антыпірэнаў. Для паляпшэння гідролізнай устойлівасці вогнеахоўнага ТПУ,Кампанія новых матэрыялаў Linghuaу іншай патэнтнай заяўцы быў прадстаўлены карбанат металу на аснове дадання меламіну, які з'яўляецца антыпірэнам.
4. ТПУ для аўтамабільнай ахоўнай плёнкі для фарбы
Ахоўная плёнка для аўтамабільнай фарбы — гэта ахоўная плёнка, якая ізалюе паверхню фарбы ад паветра пасля ўстаноўкі, прадухіляе кіслотныя дажджы, акісленне, драпіны і забяспечвае працяглую абарону паверхні фарбы. Яе асноўная функцыя — абарона паверхні аўтамабільнай фарбы пасля ўстаноўкі. Ахоўная плёнка для фарбы звычайна складаецца з трох слаёў: самааднаўляльнага пакрыцця на паверхні, палімернай плёнкі пасярэдзіне і акрылавага клею, адчувальнага 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 (святлопрапускальнасць >95%), гнуткасць пры нізкіх тэмпературах, устойлівасць да высокіх тэмператур, трываласць на разрыў >50 МПа, падаўжэнне >400% і цвёрдасць па Шору А ў дыяпазоне 87-93; найважнейшымі характарыстыкамі з'яўляюцца ўстойлівасць да надвор'я, якая ўключае ў сябе ўстойлівасць да ультрафіялетавага старэння, тэрмічнага акісляльнага раскладання і гідролізу.
У цяперашні час распрацаваны аліфатычны ТПУ, які атрымліваецца з дыцыклагексілдыізацыяната (H12MDI) і полікапралактондыёлу ў якасці сыравіны. Звычайны араматычны ТПУ прыкметна жаўцее пасля аднаго дня УФ-апраменьвання, у той час як аліфатычны ТПУ, які выкарыстоўваецца для абклейвання аўтамабіляў, можа захоўваць свой каэфіцыент пажаўцення без істотных змен пры тых жа ўмовах.
Полі(ε-капралактон) ТПУ мае больш збалансаваныя характарыстыкі ў параўнанні з поліэфірным і поліэфірным ТПУ. З аднаго боку, ён можа праяўляць выдатную ўстойлівасць да разрыву, як звычайны поліэфірны ТПУ, а з іншага боку, ён таксама дэманструе выдатную нізкую рэшткавую дэфармацыю пры сцісканні і высокую адскок поліэфірнага ТПУ, таму шырока выкарыстоўваецца на рынку.
З-за розных патрабаванняў да эканамічнай эфектыўнасці прадукцыі пасля сегментацыі рынку, з удасканаленнем тэхналогіі пакрыцця паверхні і здольнасці карэкціроўкі клеевай формулы, існуе таксама верагоднасць таго, што ў будучыні для ахоўных плёнак фарбы будзе прымяняцца поліэфір або звычайны поліэфірны H12MDI аліфатычны ТПУ.
5. ТПУ на біяаснове
Распаўсюджаным метадам падрыхтоўкі біялагічнага ТПУ з'яўляецца ўвядзенне біялагічных манамераў або прамежкавых прадуктаў падчас працэсу палімерызацыі, такіх як біялагічныя ізацыянаты (напрыклад, MDI, PDI), біялагічныя поліолы і г.д. Сярод іх біялагічныя ізацыянаты адносна рэдкія на рынку, у той час як біялагічныя поліолы больш распаўсюджаныя.
Што тычыцца біяізацыянатаў, то яшчэ ў 2000 годзе кампаніі BASF, Covestro і іншыя ўклалі шмат намаганняў у даследаванні PDI, і першая партыя прадуктаў PDI была выпушчана на рынак у 2015-2016 гадах. Wanhua Chemical распрацавала 100% біяізацыянаты з выкарыстаннем біяізацыянатаў, вырабленых з кукурузнай стружкі.
Што тычыцца біяпаліолаў, то да іх адносяцца біяпалітэтрафторэтылен (PTMEG), біяпалітэн-1,4-бутандыёл (BDO), біяпалітэн-1,3-прапандыёл (PDO), біяпаліэфірпаліолы, біяпаліэфірпаліолы і г.д.
У цяперашні час шматлікія вытворцы ТПУ выпусцілі на рынак біялагічны ТПУ, характарыстыкі якога параўнальныя з традыцыйным ТПУ на аснове нафтахімічных матэрыялаў. Асноўнае адрозненне паміж гэтымі ТПУ на аснове нафтахімічных матэрыялаў заключаецца ў ўзроўні ўтрымання біялагічнай рэчывы, які звычайна вагаецца ад 30% да 40%, а некаторыя нават дасягаюць больш высокіх узроўняў. У параўнанні з традыцыйным ТПУ на аснове нафтахімічных матэрыялаў, біялагічны ТПУ мае такія перавагі, як скарачэнне выкідаў вугляроду, устойлівае аднаўленне сыравіны, экалагічная вытворчасць і захаванне рэсурсаў. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical іНовыя матэрыялы Linhuaзапусцілі свае брэнды біялагічнага ТПУ, і скарачэнне выкідаў вугляроду і ўстойлівае развіццё таксама з'яўляюцца ключавымі напрамкамі развіцця ТПУ ў будучыні.
Час публікацыі: 09 жніўня 2024 г.