TPU është një elastomer termoplastik poliuretani, i cili është një kopolimer bllok shumëfazor i përbërë nga diizocianate, poliole dhe zgjerues zinxhirësh. Si një elastomer me performancë të lartë, TPU ka një gamë të gjerë të drejtimeve të produktit në rrjedhën e poshtme dhe përdoret gjerësisht në nevojat e përditshme, pajisje sportive, lodra, materiale dekorative dhe fusha të tjera, si materialet e këpucëve, zorrët, kabllot, pajisjet mjekësore, etj.
Aktualisht, prodhuesit kryesorë të lëndëve të para TPU përfshijnë BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Materialet e reja Linghua, dhe kështu me radhë. Me paraqitjen dhe zgjerimin e kapaciteteve të ndërmarrjeve vendase, industria TPU është aktualisht shumë konkurruese. Megjithatë, në fushën e aplikacioneve të nivelit të lartë, ajo ende mbështetet te importet, e cila është gjithashtu një fushë që Kina i duhet për të arritur përparime. Le të flasim për perspektivat e ardhshme të tregut të produkteve TPU.
1. E-TPU shkumuese superkritike
Në vitin 2012, Adidas dhe BASF bashkërisht zhvilluan markën e këpucëve të vrapimit EnergyBoost, e cila përdor TPU të shkumëzuar (infinergy emri i tregtisë) si material i mesit. Për shkak të përdorimit të TPU-së polieteri me një fortësi Shore A prej 80-85 si nënshtresë, krahasuar me thembra të mesit EVA, shollat e mesme TPU me shkumë mund të ruajnë ende elasticitet dhe butësi të mirë në mjedise nën 0 ℃, gjë që përmirëson komoditetin e veshjes dhe njihet gjerësisht në tregu.
2. Materiali i përbërë TPU i modifikuar i përforcuar me fibra
TPU ka rezistencë të mirë ndaj goditjes, por në disa aplikacione kërkohet modul i lartë elastik dhe materiale shumë të forta. Modifikimi i përforcimit të fibrave të qelqit është një teknikë e përdorur zakonisht për të rritur modulin elastik të materialeve. Përmes modifikimit, mund të fitohen materiale të përbërë termoplastike me shumë përparësi 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 goditjes, koeficient i ulët i zgjerimit dhe stabilitet dimensional.
BASF ka prezantuar një teknologji për përgatitjen e TPU-së të përforcuar me tekstil me fije 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 glikol (PTMEG, Mn=1000), MDI dhe 1,4-butanediol (BDO) me 1,3-propanediol si lëndë të para. Kjo TPU u përzie me fibër qelqi në një raport masiv prej 52:48 për të marrë një material të përbërë me një modul elastik prej 18.3 GPa dhe një forcë tërheqëse prej 244 MPa.
Përveç fibrës së qelqit, ka edhe raporte për produkte që përdorin TPU të përbërë nga fibra karboni, si p.sh. pllaka e përbërë nga fibra karboni/TPU e Covestro, e cila ka një modul elastik deri në 100 GPa dhe një densitet më të ulët se metalet.
3. TPU retardante flaka pa halogjene
TPU ka forcë të lartë, rezistencë të lartë, rezistencë të shkëlqyer ndaj konsumit dhe veti të tjera, duke e bërë atë një material shumë të përshtatshëm për mbështjellës për tela dhe kabllo. Por në fushat e aplikimit si stacionet e karikimit, kërkohet vonesa më e lartë e flakës. Në përgjithësi ekzistojnë dy mënyra për të përmirësuar performancën e retardantit të flakës së TPU. Njëri është modifikimi reaktiv retardant i flakës, i cili përfshin futjen e materialeve retardante të flakës si poliolet ose izocianatet që përmbajnë fosfor, azot dhe elementë të tjerë në sintezën e TPU përmes lidhjes kimike; E dyta është modifikimi shtesë i retardantit të flakës, i cili përfshin përdorimin e TPU-së si substrat dhe shtimin e retardantëve të flakës për përzierjen e shkrirjes.
Modifikimi reaktiv mund të ndryshojë strukturën e TPU-së, por kur sasia e retardantit të flakës shtesë është e madhe, forca e TPU zvogëlohet, performanca e përpunimit përkeqësohet dhe shtimi i një sasie të vogël nuk mund të arrijë nivelin e kërkuar të retardantit të flakës. Aktualisht, nuk ka asnjë produkt komercial me retardant të lartë të flakës që mund të përmbushë vërtet aplikimin e stacioneve të karikimit.
Ish-Bayer MaterialScience (tani Kostron) dikur prezantoi në një patentë një fosfor organik që përmban poliol (IHPO) bazuar në oksidin e fosfinës. TPU polieteri i sintetizuar nga IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI dhe BDO shfaq rezistencë të shkëlqyer të flakës dhe veti mekanike. Procesi i nxjerrjes është i qetë, 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 së retardantit të flakës pa halogjen. Në përgjithësi, retardantët e flakës me bazë fosfori, me bazë azoti, silikoni, me bazë bor, përzihen ose hidroksidet metalike përdoren si retardantë flakë. Për shkak të ndezshmërisë së natyrshme të TPU-së, shpesh kërkohet një sasi mbushjeje rezistente ndaj flakës prej më shumë se 30% për të formuar një shtresë të qëndrueshme rezistente ndaj flakës gjatë djegies. Megjithatë, kur sasia e shtuar e retardantit të flakës është e madhe, retardanti i flakës shpërndahet në mënyrë të pabarabartë në nënshtresën TPU dhe vetitë mekanike të TPU-së që ngadalësojnë flakën nuk janë ideale, gjë që kufizon gjithashtu aplikimin dhe promovimin e tij në fusha të tilla si zorrët, filmat. , dhe kabllot.
Patenta e BASF prezanton një teknologji TPU rezistente ndaj flakës, e cila përzien polifosfatin e melaminës dhe një derivat që përmban fosfor të acidit fosfinik si retardantë flakë me TPU me një peshë molekulare mesatare më të madhe se 150 kDa. U zbulua se performanca e retardantit të flakës u përmirësua ndjeshëm duke arritur rezistencë të lartë në tërheqje.
Për të rritur më tej rezistencën në tërheqje të materialit, patenta e BASF prezanton një metodë për përgatitjen e një grupi të madh të agjentit ndërlidhës që përmban izocianate. Shtimi i 2% të këtij lloji masterbatch në një përbërje që plotëson kërkesat e UL94V-0 për retardantin e flakës mund të rrisë forcën në tërheqje të materialit nga 35MPa në 40MPa duke ruajtur performancën e retardantit të flakës V-0.
Për të përmirësuar rezistencën ndaj plakjes së nxehtësisë së TPU-së retardant ndaj flakës, patenta eLinghua New Materials Companyprezanton gjithashtu një metodë të përdorimit të hidroksideve metalike të veshura me sipërfaqe si retardantë flakë. Për të përmirësuar rezistencën e hidrolizës së TPU-së rezistente ndaj flakës,Linghua New Materials Companyprezantoi karbonatin metalik në bazë të shtimit të retardantit të flakës melamine në një aplikim tjetër për patentë.
4. TPU për filmin mbrojtës të bojës së automobilave
Filmi mbrojtës i bojës së makinës është një film mbrojtës që izolon sipërfaqen e bojës nga ajri pas instalimit, parandalon shiun acid, oksidimin, gërvishtjet dhe siguron mbrojtje afatgjatë për sipërfaqen e bojës. Funksioni i tij kryesor është të mbrojë sipërfaqen e bojës së makinës pas instalimit. Filmi mbrojtës i bojës përgjithësisht përbëhet nga tre shtresa, me një shtresë vetë-shëruese në sipërfaqe, një film polimer në mes dhe një ngjitës akrilik i ndjeshëm ndaj presionit në shtresën e poshtme. TPU është një nga materialet kryesore për përgatitjen e filmave polimer të ndërmjetëm.
Kërkesat e performancës për TPU-në e përdorur në filmin mbrojtës të bojës janë si më poshtë: rezistenca ndaj gërvishtjeve, transparencë e lartë (transmetim i dritës>95%), fleksibilitet në temperaturë të ulët, rezistencë ndaj temperaturës së lartë, rezistencë në tërheqje> 50 MPa, zgjatim> 400%, dhe Shore A diapazoni i fortësisë 87-93; Performanca më e rëndësishme është rezistenca ndaj motit, e cila përfshin rezistencën ndaj plakjes UV, degradimit termik oksidativ dhe hidrolizës.
Produktet e pjekura aktualisht janë TPU alifatike të përgatitura nga diizocianat diciklohekzil (H12MDI) dhe polikaprolakton diol si lëndë e parë. TPU aromatike e zakonshme zverdhet dukshëm pas një dite rrezatimi UV, ndërsa TPU alifatike e përdorur për filmin e mbështjellësit të makinës mund të ruajë koeficientin e zverdhjes pa ndryshime të rëndësishme në të njëjtat kushte.
Poli (ε – kaprolakton) TPU ka një performancë më të ekuilibruar në krahasim me TPU polieter dhe poliestër. Nga njëra anë, mund të shfaqë rezistencë të shkëlqyeshme ndaj këputjes së TPU-së së zakonshme të poliesterit, ndërsa nga ana tjetër, demonstron gjithashtu deformim të jashtëzakonshëm të përhershëm me kompresim të ulët dhe performancë të lartë rikthimi të TPU-së polieter, duke u përdorur gjerësisht në treg.
Për shkak të kërkesave të ndryshme për kosto-efektivitetin e produktit pas segmentimit të tregut, me përmirësimin e teknologjisë së veshjes së sipërfaqes dhe aftësisë së rregullimit të formulës së ngjitësit, ekziston gjithashtu një shans që polieteri ose poliesteri i zakonshëm H12MDI alifatik TPU të aplikohet në filmat mbrojtës të bojës në të ardhmen.
5. TPU me bazë bio
Metoda e zakonshme për përgatitjen e TPU-së me bazë bio është futja e monomerëve ose ndërmjetësve me bazë bio gjatë procesit të polimerizimit, të tilla si izocianatet me bazë bio (si MDI, PDI), poliolet me bazë bio, etj. Midis tyre, izocianatet me bazë bio janë relativisht të rralla në treg, ndërsa poliolet me bazë biologjike janë më të zakonshme.
Për sa i përket izocianateve me bazë bio, që në vitin 2000, BASF, Covestro dhe të tjerë kanë investuar shumë përpjekje në kërkimin e PDI, dhe grupi i parë i produkteve PDI u hodh në treg në 2015-2016. Wanhua Chemical ka zhvilluar produkte TPU 100% të bazuara në bio duke përdorur PDI me bazë bio, të bëra nga furra misri.
Për sa i përket polioleve me bazë bio, ai përfshin politetrafluoroetilen me bazë bio (PTMEG), 1,4-butanediol me bazë bio (BDO), 1,3-propanediol me bazë bio (PDO), poliole poliester me bazë bio, poliole polieterike me bazë bio, etj.
Aktualisht, prodhues të shumtë TPU kanë lançuar TPU me bazë bio, performanca e të cilit është e krahasueshme me TPU tradicionale me bazë petrokimike. Dallimi kryesor midis këtyre TPU-ve me bazë bio qëndron në nivelin e përmbajtjes së bazuar në bio, që përgjithësisht varion nga 30% në 40%, me disa madje që arrijnë nivele më të larta. Krahasuar me TPU-në tradicionale me bazë petrokimike, TPU me bazë bio ka përparësi të tilla si reduktimi i 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 TPU me bazë bio, dhe reduktimi i karbonit dhe qëndrueshmëria janë gjithashtu drejtime kyçe për zhvillimin e TPU-së në të ardhmen.
Koha e postimit: Gusht-09-2024