TPU on polüuretaanist termoplastne elastomeer, mis on mitmefaasiline plokk-kopolümeer, mis koosneb diisotsüanaatidest, polüoolidest ja ahela pikendajatest. Suure jõudlusega elastomeerina on TPU-l lai valik tootmissuundi ja seda kasutatakse laialdaselt igapäevastes vajadustes, spordivarustuses, mänguasjades, dekoratiivmaterjalides ja muudes valdkondades, nagu kingamaterjalid, voolikud, kaablid, meditsiiniseadmed jne.
Praegu on peamised TPU toorainetootjad BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua uued materjalidja nii edasi. Kodumaiste ettevõtete paigutuse ja võimsuse laienemise tõttu on TPÜ tööstus praegu väga konkurentsivõimeline. Tipptasemel rakenduste valdkonnas tugineb see aga endiselt impordile, mis on samuti valdkond, milles Hiina peab läbimurde saavutamiseks. Räägime TPU-toodete tuleviku turuväljavaadetest.
1. Ülekriitiline vahutav E-TPU
2012. aastal töötasid Adidas ja BASF ühiselt välja jooksujalatsite kaubamärgi EnergyBoost, mis kasutab vahetalla materjalina vahustatud TPU-d (kaubanimi infinergy). Tänu EVA-vahetaldadega võrreldes kasutatakse polüeeter-TPU-d Shore A kõvadusega 80–85, vahustatud TPU-vahetallad säilitavad siiski hea elastsuse ja pehmuse keskkonnas alla 0 ℃, mis parandab kandmismugavust ja on laialdaselt tunnustatud. turule.
2. Fiber tugevdatud modifitseeritud TPU komposiitmaterjal
TPU-l on hea löögikindlus, kuid mõnes rakenduses on vaja kõrget elastsusmoodulit ja väga kõvasid materjale. Klaaskiust tugevdamise modifitseerimine on tavaliselt kasutatav tehnika materjalide elastsusmooduli suurendamiseks. Modifikatsiooni abil on võimalik saada termoplastseid komposiitmaterjale, millel on palju eeliseid, nagu kõrge elastsusmoodul, hea isolatsioon, tugev kuumakindlus, hea elastse taastumisvõime, hea korrosioonikindlus, löögikindlus, madal paisumiskoefitsient ja mõõtmete stabiilsus.
BASF on oma patendis kasutusele võtnud tehnoloogia kõrge mooduliga klaaskiuga tugevdatud TPU valmistamiseks, kasutades lühikesi klaaskiude. TPU Shore D kõvadusega 83 sünteesiti polütetrafluoroetüleenglükooli (PTMEG, Mn = 1000), MDI ja 1,4-butaandiooli (BDO) segamisel toorainena 1,3-propaandiooliga. See TPU segati klaaskiuga massisuhtes 52:48, et saada komposiitmaterjal elastsusmooduliga 18,3 GPa ja tõmbetugevusega 244 MPa.
Lisaks klaaskiule on teateid ka süsinikkiust komposiit-TPU-d kasutavate toodete kohta, näiteks Covestro Maezio süsinikkiust/TPU komposiitplaat, mille elastsusmoodul on kuni 100GPa ja tihedus väiksem kui metallidel.
3. Halogeenivaba leegiaeglustav TPU
TPU-l on kõrge tugevus, kõrge sitkus, suurepärane kulumiskindlus ja muud omadused, mistõttu on see juhtmete ja kaablite jaoks väga sobiv ümbrismaterjal. Kuid rakendusvaldkondades, nagu laadimisjaamad, on vaja suuremat leegiaeglusti. TPU leegiaeglustuse parandamiseks on üldiselt kaks võimalust. Üks neist on reaktiivne leegiaeglustav modifikatsioon, mis hõlmab leegiaeglustavate materjalide, nagu polüoolid või isotsüanaadid, mis sisaldavad fosforit, lämmastikku ja muid elemente, sisestamist TPU sünteesi keemilise sideme kaudu; Teine on aditiivne leegiaeglustaja modifitseerimine, mis hõlmab TPU kasutamist substraadina ja leegiaeglustite lisamist sulami segamiseks.
Reaktiivne modifitseerimine võib muuta TPU struktuuri, kuid kui lisaaine leegiaeglusti kogus on suur, siis TPU tugevus väheneb, töötlemise jõudlus halveneb ja väikese koguse lisamisega ei saavutata vajalikku leegiaeglustaja taset. Praegu ei ole müügil ühtegi suure leegiaeglustaja toodet, mis vastaks tõeliselt laadimisjaamade rakendustele.
Endine Bayer MaterialScience (praegu Kostron) tutvustas kunagi patendis fosfiinoksiidil põhinevat orgaanilist fosforit sisaldavat polüooli (IHPO). IHPO-st, PTMEG-1000-st, 4,4'-MDI-st ja BDO-st sünteesitud polüeeter-TPU-l on suurepärased leegiaeglustused ja mehaanilised omadused. Ekstrusiooniprotsess on sile ja toote pind on sile.
Halogeenivaba leegiaeglusti lisamine on praegu kõige sagedamini kasutatav tehniline viis halogeenivaba leegiaeglustaja TPU valmistamiseks. Üldiselt kasutatakse leegiaeglustitena fosfori-, lämmastiku-, räni-, booripõhiseid leegiaeglustajaid või metallhüdroksiide. TPU omase süttivuse tõttu on põlemise ajal stabiilse leegiaeglustava kihi moodustamiseks sageli vaja rohkem kui 30% leegiaeglustavat täitekogust. Kui aga lisatud leegiaeglusti kogus on suur, on leegiaeglusti TPU substraadis ebaühtlaselt hajutatud ja leegiaeglustava TPU mehaanilised omadused ei ole ideaalsed, mis piirab ka selle kasutamist ja edendamist sellistes valdkondades nagu voolikud, kiled. ja kaablid.
BASF-i patent tutvustab leegiaeglustavat TPU-tehnoloogiat, mis segab melamiinpolüfosfaati ja fosforit sisaldavat fosfiinhappe derivaati leegiaeglustajana TPU-ga, mille keskmine molekulmass on üle 150 kDa. Leiti, et leegiaeglustaja jõudlus on oluliselt paranenud, saavutades samal ajal suure tõmbetugevuse.
Materjali tõmbetugevuse edasiseks suurendamiseks tutvustab BASF-i patent isotsüanaate sisaldava ristsildava aine põhisegu valmistamise meetodit. 2% seda tüüpi põhisegu lisamine koostisele, mis vastab UL94V-0 leegiaeglustaja nõuetele, võib suurendada materjali tõmbetugevust 35 MPa-lt 40 MPa-le, säilitades samal ajal V-0 leegiaeglustaja jõudluse.
Leegiaeglustava TPU kuumuse vananemiskindluse parandamiseks on patentLinghua uute materjalide ettevõtetutvustab ka meetodit pinnakattega metallhüdroksiidide kasutamiseks leegiaeglustitena. Leegiaeglustava TPU hüdrolüüsikindluse parandamiseks,Linghua uute materjalide ettevõtekasutusele metallkarbonaat melamiini leegiaeglusti lisamise alusel teises patenditaotluses.
4. TPU autovärvi kaitsekile jaoks
Autovärvi kaitsekile on kaitsekile, mis isoleerib värvipinna pärast paigaldamist õhust, hoiab ära happevihmade, oksüdeerumise, kriimustuste tekke ning annab värvipinnale kauakestva kaitse. Selle põhiülesanne on kaitsta auto värvipinda pärast paigaldamist. Värvikaitsekile koosneb üldjuhul kolmest kihist, mille pinnal on iseparanev kate, keskel polümeerkile ja alumisel kihil akrüülist survetundlik liim. TPU on üks peamisi materjale vahepolümeerkilede valmistamiseks.
Värvikaitsekiledes kasutatava TPU toimivusnõuded on järgmised: kriimustuskindlus, kõrge läbipaistvus (valguse läbilaskvus> 95%), paindlikkus madalal temperatuuril, vastupidavus kõrgele temperatuurile, tõmbetugevus> 50 MPa, venivus> 400% ja Shore A kõvadusvahemik 87-93; Kõige olulisem jõudlus on ilmastikukindlus, mis hõlmab vastupidavust UV vananemisele, termilise oksüdatiivse lagunemise ja hüdrolüüsi vastu.
Praegu küpsed tooted on alifaatne TPU, mis on valmistatud ditsükloheksüüldiisotsüanaadist (H12MDI) ja polükaprolaktoondioolist toorainena. Tavaline aromaatne TPU muutub pärast ühepäevast UV-kiirgust silmnähtavalt kollaseks, samas kui autode kile jaoks kasutatav alifaatne TPU suudab samades tingimustes säilitada oma kollasuskoefitsiendi ilma oluliste muutusteta.
Polüeetrist ja polüestrist TPU-ga võrreldes on polü(ε – caprolactone) TPU-l tasakaalustatum jõudlus. Ühest küljest võib sellel olla suurepärane tavalise polüester-TPU rebenemiskindlus, samas kui teisest küljest näitab see ka silmapaistvat madalat survet püsivat deformatsiooni ja polüeeter-TPU kõrget tagasilöögivõimet, mistõttu seda kasutatakse turul laialdaselt.
Tänu erinevatele toodete kuluefektiivsusnõuetele pärast turu segmenteerimist, pinnakatte tehnoloogia ja liimivalemi reguleerimisvõime paranemisega on tulevikus võimalus ka polüeetrit või tavalist polüestrist H12MDI alifaatset TPU-d kanda värvikaitsekiledele.
5. Biopõhine TPU
Levinud meetod biopõhise TPU valmistamiseks on lisada polümerisatsiooniprotsessi käigus biopõhiseid monomeere või vaheühendeid, nagu biopõhised isotsüanaadid (nagu MDI, PDI), biopõhised polüoolid jne. Nende hulgas on biopõhised isotsüanaadid suhteliselt haruldased. turul, samas kui biopõhised polüoolid on levinumad.
Mis puutub biopõhistesse isotsüanaatidesse, siis juba 2000. aastal on BASF, Covestro jt PDI-uuringutesse palju vaeva näinud ning esimene partii PDI tooteid lasti turule aastatel 2015-2016. Wanhua Chemical on välja töötanud 100% biopõhised TPU-tooted, kasutades biopõhist maisiahjust valmistatud PDI-d.
Biopõhiste polüoolide osas hõlmab see biopõhist polütetrafluoroetüleeni (PTMEG), biopõhist 1,4-butaandiooli (BDO), biopõhist 1,3-propaandiooli (KPN), biopõhiseid polüesterpolüoole, biopõhiseid polüeeterpolüoole jne.
Praegu on mitmed TPU tootjad turule toonud biopõhise TPU, mille jõudlus on võrreldav traditsioonilise naftakeemiapõhise TPU-ga. Peamine erinevus nende biopõhiste TPUde vahel seisneb biopõhise sisu tasemes, mis jääb üldiselt vahemikku 30% kuni 40%, kusjuures mõned saavutavad isegi kõrgema taseme. Võrreldes traditsioonilise naftakeemiapõhise TPU-ga on biopõhisel TPU-l eelised, nagu süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamine, tooraine säästev regenereerimine, roheline tootmine ja ressursside säästmine. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical jaLinghua uued materjalidon turule toonud oma biopõhised TPU kaubamärgid ning süsinikdioksiidi vähendamine ja jätkusuutlikkus on ka TPU arendamise peamised suunad tulevikus.
Postitusaeg: august 09-2024