TPU është një elastomer termoplastik poliuretani, i cili është një kopolimer bllok shumëfazësh i përbërë nga diizocianat, poliole dhe zgjatues zinxhirësh. Si një elastomer me performancë të lartë, TPU ka një gamë të gjerë drejtimesh të produkteve në rrjedhën e poshtme dhe përdoret gjerësisht në nevojat e përditshme, pajisjet sportive, lodrat, materialet dekorative dhe fusha të tjera, të tilla si materialet e këpucëve, tubat, kabllot, pajisjet mjekësore etj.
Aktualisht, prodhuesit kryesorë të lëndës së parë TPU përfshijnë BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Materialet e reja Linghua, e kështu me radhë. Me zgjerimin e planimetrisë dhe kapacitetit të ndërmarrjeve vendase, industria e TPU-së është aktualisht shumë konkurruese. Megjithatë, në fushën e aplikimeve të nivelit të lartë, ajo ende mbështetet në importe, e cila është gjithashtu një fushë në të cilën Kina duhet të arrijë përparime. Le të flasim për perspektivat e ardhshme të tregut të produkteve TPU.
1. E-TPU me shkumë superkritike
Në vitin 2012, Adidas dhe BASF zhvilluan së bashku markën e këpucëve për vrapim EnergyBoost, e cila përdor TPU të shkumëzuar (emri tregtar infinergy) si material për pjesën e mesme të shputës. Për shkak të përdorimit të TPU polieteri me një fortësi Shore A prej 80-85 si substrat, krahasuar me pjesën e mesme EVA, pjesa e mesme e shputës TPU e shkumëzuar mund të ruajë ende elasticitet dhe butësi të mirë në mjedise nën 0 ℃, gjë që përmirëson rehatinë gjatë veshjes dhe njihet gjerësisht në treg.
2. Material kompozit TPU i modifikuar i përforcuar me fibra
TPU ka rezistencë të mirë ndaj goditjeve, por në disa aplikime kërkohet modul i lartë elastik dhe materiale shumë të forta. Modifikimi i përforcimit me fibra qelqi është një teknikë e përdorur zakonisht për të rritur modulin elastik të materialeve. Nëpërmjet modifikimit, mund të merren materiale kompozite termoplastike me shumë përparësi, të tilla si modul i lartë elastik, izolim i mirë, rezistencë e fortë ndaj nxehtësisë, performancë e mirë e rikuperimit elastik, rezistencë e mirë ndaj korrozionit, rezistencë ndaj goditjeve, koeficient i ulët i zgjerimit dhe stabilitet dimensional.
BASF ka prezantuar një teknologji për përgatitjen e TPU-së së përforcuar me fibra qelqi me modul të lartë duke përdorur fibra të shkurtra qelqi në patentën e saj. Një TPU me një fortësi Shore D prej 83 u sintetizua duke përzier politetrafluoroetilen glikolin (PTMEG, Mn=1000), MDI dhe 1,4-butanediol (BDO) me 1,3-propanediol si lëndë të para. Kjo TPU u përzie me fibra qelqi në një raport mase prej 52:48 për të marrë një material kompozit me një modul elastik prej 18.3 GPa dhe një rezistencë në tërheqje prej 244 MPa.
Përveç fibrave të qelqit, ka edhe raportime për produkte që përdorin TPU të përbërë nga fibra karboni, siç është pllaka e përbërë nga fibra karboni/TPU Maezio e Covestro, e cila ka një modul elastik deri në 100GPa dhe një dendësi më të ulët se metalet.
3. TPU rezistente ndaj flakës pa halogjen
TPU ka rezistencë të lartë, qëndrueshmëri të lartë, rezistencë të shkëlqyer ndaj konsumimit dhe veti të tjera, duke e bërë atë një material shumë të përshtatshëm për mbështjelljen e telave dhe kabllove. Por në fusha aplikimi si stacionet e karikimit, kërkohet rezistencë më e lartë ndaj flakës. Në përgjithësi ekzistojnë dy mënyra për të përmirësuar performancën e TPU-së si rezistente ndaj flakës. Njëra është modifikimi reaktiv i rezistentit ndaj flakës, i cili përfshin futjen e materialeve rezistente ndaj flakës si poliolet ose izocianatet që përmbajnë fosfor, azot dhe elementë të tjerë në sintezën e TPU-së nëpërmjet lidhjes kimike; e dyta është modifikimi aditiv i rezistentit ndaj flakës, i cili përfshin përdorimin e TPU-së si substrat dhe shtimin e rezistentëve ndaj flakës për përzierjen e shkrirjes.
Modifikimi reaktiv mund të ndryshojë strukturën e TPU-së, por kur sasia e aditivit rezistent ndaj flakës është e madhe, forca e TPU-së zvogëlohet, performanca e përpunimit përkeqësohet dhe shtimi i një sasie të vogël nuk mund të arrijë nivelin e kërkuar të rezistent ndaj flakës. Aktualisht, nuk ka asnjë produkt komercial me rezistencë të lartë ndaj flakës që mund të përmbushë vërtet aplikimin e stacioneve të karikimit.
Ish-Bayer MaterialScience (tani Kostron) dikur prezantoi në një patentë një poliol (IHPO) që përmban fosfor organik bazuar në oksid fosfine. TPU polieteri i sintetizuar nga IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI dhe BDO shfaq rezistencë të shkëlqyer ndaj flakës dhe veti mekanike. Procesi i nxjerrjes është i lëmuar dhe sipërfaqja e produktit është e lëmuar.
Shtimi i retardantëve të flakës pa halogjen është aktualisht rruga teknike më e përdorur për përgatitjen e TPU-së retardante të flakës pa halogjen. Në përgjithësi, retardantët e flakës me bazë fosfori, azoti, silikoni, bori përzihen ose përdoren hidrokside metalike si retardantë të flakës. Për shkak të ndezshmërisë së natyrshme të TPU-së, shpesh kërkohet një sasi mbushëse retardante flake prej më shumë se 30% për të formuar një shtresë të qëndrueshme retardante flake gjatë djegies. Megjithatë, kur sasia e retardantit të flakës së shtuar është e madhe, retardanti i flakës shpërndahet në mënyrë të pabarabartë në substratin TPU, dhe vetitë mekanike të TPU-së retardante flake nuk janë ideale, gjë që gjithashtu kufizon zbatimin dhe promovimin e saj në fusha të tilla si tubat, filmat dhe kabllot.
Patenta e BASF prezanton një teknologji TPU rezistente ndaj flakës, e cila përzien polifosfatin e melaminës dhe një derivat të acidit fosfinik që përmban fosfor si rezistentë ndaj flakës me TPU me një peshë molekulare mesatare më të madhe se 150 kDa. U zbulua se performanca e rezistencës ndaj flakës u përmirësua ndjeshëm, duke arritur njëkohësisht rezistencë të lartë në tërheqje.
Për të rritur më tej rezistencën ndaj tërheqjes së materialit, patenta e BASF prezanton një metodë për përgatitjen e masterbatch-it të agjentit ndërlidhës që përmban izocianat. Shtimi i 2% të këtij lloji të masterbatch-it në një përbërje që përmbush kërkesat e UL94V-0 për rezistencë ndaj flakës mund të rrisë rezistencën ndaj tërheqjes së materialit nga 35MPa në 40MPa, duke ruajtur njëkohësisht performancën e rezistencës ndaj flakës V-0.
Për të përmirësuar rezistencën ndaj plakjes së nxehtësisë të TPU-së rezistente ndaj flakës, patenta eKompania e Materialeve të Reja Linghuagjithashtu prezanton një metodë për përdorimin e hidroksideve metalike të veshura sipërfaqësisht si rezistentë ndaj flakës. Për të përmirësuar rezistencën ndaj hidrolizës së TPU-së rezistente ndaj flakës,Kompania e Materialeve të Reja Linghuaprezantoi karbonatin e metalit në bazë të shtimit të melaminës si rezistent ndaj flakës në një tjetër kërkesë për patentë.
4. TPU për film mbrojtës të bojës së automobilave
Fleta mbrojtëse e bojës së makinës është një fletë mbrojtëse që izolon sipërfaqen e bojës nga ajri pas instalimit, parandalon shiun acid, oksidimin, gërvishtjet dhe ofron mbrojtje afatgjatë për sipërfaqen e bojës. Funksioni i saj kryesor është të mbrojë sipërfaqen e bojës së makinës pas instalimit. Fleta mbrojtëse e bojës në përgjithësi përbëhet nga tre shtresa, me një shtresë vetë-shëruese në sipërfaqe, një fletë polimeri në mes dhe një ngjitës akrilik të ndjeshëm ndaj presionit në shtresën e poshtme. TPU është një nga materialet kryesore për përgatitjen e fletëve polimerike të ndërmjetme.
Kërkesat e performancës për TPU-në e përdorur në filmin mbrojtës të bojës janë si më poshtë: rezistencë ndaj gërvishtjeve, transparencë e lartë (transmetim drite>95%), fleksibilitet në temperatura të ulëta, rezistencë ndaj temperaturave të larta, rezistencë në tërheqje>50MPa, zgjatim>400% dhe diapazoni i fortësisë Shore A prej 87-93; Performanca më e rëndësishme është rezistenca ndaj motit, e cila përfshin rezistencën ndaj plakjes UV, degradimit oksidativ termik dhe hidrolizës.
Produktet aktualisht të pjekura janë TPU alifatike të përgatitura nga dicikloheksil diizocianat (H12MDI) dhe polikaprolakton diol si lëndë të para. TPU aromatike e zakonshme kthehet në të verdhë dukshëm pas një dite rrezatim UV, ndërsa TPU alifatike e përdorur për filmin mbështjellës të makinave mund të ruajë koeficientin e saj të zverdhjes pa ndryshime të rëndësishme në të njëjtat kushte.
Poli (ε-kaprolakton) TPU ka një performancë më të balancuar krahasuar me polieterin dhe poliesterin TPU. Nga njëra anë, ai mund të shfaqë rezistencë të shkëlqyer ndaj grisjes së poliesterit të zakonshëm TPU, ndërsa nga ana tjetër, ai gjithashtu tregon deformim të përhershëm të jashtëzakonshëm ndaj kompresimit të ulët dhe performancë të lartë të rikthimit të polieterit TPU, duke u përdorur kështu gjerësisht në treg.
Për shkak të kërkesave të ndryshme për efektivitetin e kostos së produktit pas segmentimit të tregut, me përmirësimin e teknologjisë së veshjes sipërfaqësore dhe aftësinë e rregullimit të formulës ngjitëse, ekziston gjithashtu një mundësi që polieteri ose poliesteri i zakonshëm H12MDI alifatik TPU të aplikohet në filmat mbrojtës të bojës në të ardhmen.
5. TPU me bazë biologjike
Metoda e zakonshme për përgatitjen e TPU-së me bazë biologjike është futja e monomereve ose ndërmjetësve me bazë biologjike gjatë procesit të polimerizimit, siç janë izocianatet me bazë biologjike (si MDI, PDI), poliolet me bazë biologjike, etj. Midis tyre, izocianatet me bazë biologjike janë relativisht të rralla në treg, ndërsa poliolet me bazë biologjike janë më të zakonshme.
Sa i përket izocianateve me bazë biologjike, që në vitin 2000, BASF, Covestro dhe të tjerë kanë investuar shumë përpjekje në kërkimin e PDI-së, dhe grupi i parë i produkteve PDI u vu në treg në vitet 2015-2016. Wanhua Chemical ka zhvilluar produkte TPU 100% me bazë biologjike duke përdorur PDI me bazë biologjike të bërë nga mbetjet e misrit.
Për sa i përket polioleve me bazë biologjike, ato përfshijnë politetrafluoroetilenin (PTMEG) me bazë biologjike, 1,4-butanediol (BDO), 1,3-propanediol (PDO) me bazë biologjike, poliole poliester me bazë biologjike, poliole polieter me bazë biologjike, etj.
Aktualisht, shumë prodhues të TPU-ve kanë lançuar TPU me bazë bio, performanca e të cilave është e krahasueshme me TPU-të tradicionale me bazë petrokimike. Dallimi kryesor midis këtyre TPU-ve me bazë bio qëndron në nivelin e përmbajtjes me bazë bio, që përgjithësisht varion nga 30% në 40%, me disa që arrijnë nivele edhe më të larta. Krahasuar me TPU-të tradicionale me bazë petrokimike, TPU-të me bazë bio kanë avantazhe të tilla si ulja e emetimeve të karbonit, rigjenerimi i qëndrueshëm i lëndëve të para, prodhimi i gjelbër dhe ruajtja e burimeve. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical dheMaterialet e reja Linghuakanë lançuar markat e tyre të TPU-ve me bazë bio, dhe reduktimi i karbonit dhe qëndrueshmëria janë gjithashtu drejtime kyçe për zhvillimin e TPU-ve në të ardhmen.
Koha e postimit: 09 Gusht 2024