Ang TPU ay isang polyurethane thermoplastic elastomer, na isang multiphase block copolymer na binubuo ng diisocyanates, polyols, at chain extender. Bilang isang elastomer na may mataas na pagganap, ang TPU ay may malawak na hanay ng mga direksyon sa ibaba ng agos ng produkto at malawakang ginagamit sa pang-araw-araw na pangangailangan, kagamitan sa sports, mga laruan, mga materyales sa dekorasyon, at iba pang larangan, tulad ng mga materyales sa sapatos, hose, cable, medikal na kagamitan, atbp.
Sa kasalukuyan, ang pangunahing mga tagagawa ng hilaw na materyales ng TPU ay kinabibilangan ng BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Mga Bagong Materyales ng Linghua, at iba pa. Sa layout at pagpapalawak ng kapasidad ng mga domestic na negosyo, ang industriya ng TPU ay kasalukuyang lubos na mapagkumpitensya. Gayunpaman, sa larangan ng high-end na aplikasyon, umaasa pa rin ito sa mga pag-import, na isa ring lugar kung saan kailangan ng China para makamit ang mga tagumpay. Pag-usapan natin ang mga hinaharap na prospect ng merkado ng mga produkto ng TPU.
1. Supercritical foaming E-TPU
Noong 2012, magkasamang binuo ng Adidas at BASF ang tatak ng running shoe na EnergyBoost, na gumagamit ng foamed TPU (trade name infinergy) bilang midsole material. Dahil sa paggamit ng polyether TPU na may Shore A hardness na 80-85 bilang substrate, kumpara sa EVA midsoles, ang foamed TPU midsoles ay maaari pa ring mapanatili ang magandang elasticity at softness sa mga environment na mas mababa sa 0 ℃, na nagpapabuti sa ginhawa ng pagsusuot at malawak na kinikilala sa ang pamilihan.
2. Fiber reinforced modified TPU composite material
Ang TPU ay may mahusay na resistensya sa epekto, ngunit sa ilang mga aplikasyon, kinakailangan ang mataas na elastic modulus at napakahirap na materyales. Ang pagbabago sa pampalakas ng hibla ng salamin ay isang karaniwang ginagamit na pamamaraan upang mapataas ang nababanat na modulus ng mga materyales. Sa pamamagitan ng pagbabago, ang mga thermoplastic composite na materyales na may maraming pakinabang tulad ng mataas na elastic modulus, mahusay na pagkakabukod, malakas na paglaban sa init, mahusay na pagganap ng elastic na pagbawi, mahusay na paglaban sa kaagnasan, paglaban sa epekto, mababang koepisyent ng pagpapalawak, at katatagan ng dimensional.
Ipinakilala ng BASF ang isang teknolohiya para sa paghahanda ng high modulus fiberglass reinforced TPU gamit ang glass short fibers sa patent nito. Ang isang TPU na may katigasan ng Shore D na 83 ay na-synthesize sa pamamagitan ng paghahalo ng polytetrafluoroethylene glycol (PTMEG, Mn=1000), MDI, at 1,4-butanediol (BDO) na may 1,3-propanediol bilang hilaw na materyales. Ang TPU na ito ay pinagsama-sama ng glass fiber sa isang mass ratio na 52:48 upang makakuha ng composite material na may elastic modulus na 18.3 GPa at isang tensile strength na 244 MPa.
Bilang karagdagan sa glass fiber, mayroon ding mga ulat ng mga produkto na gumagamit ng carbon fiber composite TPU, tulad ng Maezio carbon fiber/TPU composite board ng Covestro, na may elastic modulus na hanggang 100GPa at mas mababa ang density kaysa sa mga metal.
3. Halogen free flame retardant TPU
Ang TPU ay may mataas na lakas, mataas na tigas, mahusay na paglaban sa pagsusuot at iba pang mga katangian, na ginagawa itong isang napaka-angkop na materyal ng kaluban para sa mga wire at cable. Ngunit sa mga larangan ng aplikasyon tulad ng mga istasyon ng pagsingil, kinakailangan ang mas mataas na flame retardancy. Sa pangkalahatan, may dalawang paraan para mapabuti ang flame retardant performance ng TPU. Ang isa ay ang reactive flame retardant modification, na kinabibilangan ng pagpasok ng flame retardant na materyales gaya ng polyols o isocyanates na naglalaman ng phosphorus, nitrogen, at iba pang elemento sa synthesis ng TPU sa pamamagitan ng chemical bonding; Ang pangalawa ay ang additive flame retardant modification, na kinabibilangan ng paggamit ng TPU bilang substrate at pagdaragdag ng flame retardant para sa melt mixing.
Maaaring baguhin ng reaktibong pagbabago ang istraktura ng TPU, ngunit kapag malaki ang dami ng additive flame retardant, bumababa ang lakas ng TPU, lumalala ang performance ng pagpoproseso, at ang pagdaragdag ng maliit na halaga ay hindi makakamit ang kinakailangang antas ng flame retardant. Sa kasalukuyan, walang magagamit na komersyal na produkto na may mataas na flame retardant na tunay na makakatugon sa aplikasyon ng mga istasyon ng pagsingil.
Ang dating Bayer MaterialScience (ngayon ay Kostron) ay minsang nagpakilala ng isang organic phosphorus na naglalaman ng polyol (IHPO) batay sa phosphine oxide sa isang patent. Ang polyether TPU na na-synthesize mula sa IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI, at BDO ay nagpapakita ng mahusay na flame retardancy at mekanikal na katangian. Ang proseso ng pagpilit ay makinis, at ang ibabaw ng produkto ay makinis.
Ang pagdaragdag ng walang halogen na flame retardant ay kasalukuyang pinakakaraniwang ginagamit na teknikal na ruta para sa paghahanda ng TPU na walang halogen na flame retardant. Sa pangkalahatan, ang phosphorus based, nitrogen based, silicon based, boron based flame retardant ay pinagsama-sama o metal hydroxides ay ginagamit bilang flame retardant. Dahil sa likas na flammability ng TPU, ang halaga ng pagpuno ng flame retardant na higit sa 30% ay kadalasang kinakailangan upang makabuo ng isang matatag na layer ng flame retardant sa panahon ng pagkasunog. Gayunpaman, kapag ang dami ng idinagdag na flame retardant ay malaki, ang flame retardant ay hindi pantay na nakakalat sa TPU substrate, at ang mga mekanikal na katangian ng flame retardant TPU ay hindi perpekto, na naglilimita rin sa paggamit at promosyon nito sa mga larangan tulad ng mga hose, pelikula. , at mga cable.
Ang patent ng BASF ay nagpapakilala ng flame-retardant TPU na teknolohiya, na pinagsasama ang melamine polyphosphate at isang phosphorus na naglalaman ng derivative ng phosphinic acid bilang flame retardant na may TPU na may average na timbang na molekular na timbang na higit sa 150kDa. Napag-alaman na ang pagganap ng flame retardant ay makabuluhang napabuti habang nakakamit ang mataas na tensile strength.
Upang higit na mapahusay ang tensile strength ng materyal, ang patent ng BASF ay nagpapakilala ng isang paraan para sa paghahanda ng crosslinking agent masterbatch na naglalaman ng isocyanates. Ang pagdaragdag ng 2% ng ganitong uri ng masterbatch sa isang komposisyon na nakakatugon sa mga kinakailangan ng UL94V-0 na flame retardant ay maaaring tumaas ang tensile strength ng materyal mula 35MPa hanggang 40MPa habang pinapanatili ang V-0 flame retardant performance.
Upang mapabuti ang init aging resistensya ng flame-retardant TPU, ang patent ngLinghua New Materials Companynagpapakilala rin ng paraan ng paggamit ng surface coated metal hydroxides bilang flame retardants. Upang mapabuti ang hydrolysis resistance ng flame-retardant TPU,Linghua New Materials Companyipinakilala ang metal carbonate batay sa pagdaragdag ng melamine flame retardant sa isa pang aplikasyon ng patent.
4. TPU para sa automotive paint protection film
Ang pelikulang proteksiyon sa pintura ng kotse ay isang protective film na naghihiwalay sa ibabaw ng pintura mula sa hangin pagkatapos ng pag-install, pinipigilan ang pag-ulan ng acid, oksihenasyon, mga gasgas, at nagbibigay ng pangmatagalang proteksyon para sa ibabaw ng pintura. Ang pangunahing pag-andar nito ay upang protektahan ang ibabaw ng pintura ng kotse pagkatapos ng pag-install. Ang film na proteksyon ng pintura ay karaniwang binubuo ng tatlong layer, na may self-healing coating sa ibabaw, isang polymer film sa gitna, at isang acrylic pressure-sensitive adhesive sa ilalim na layer. Ang TPU ay isa sa mga pangunahing materyales para sa paghahanda ng mga intermediate polymer film.
Ang mga kinakailangan sa pagganap para sa TPU na ginagamit sa paint protection film ay ang mga sumusunod: scratch resistance, mataas na transparency (light transmittance>95%), low-temperature flexibility, high-temperature resistance, tensile strength>50MPa, elongation>400%, at Shore A hanay ng katigasan ng 87-93; Ang pinakamahalagang performance ay ang weather resistance, na kinabibilangan ng resistance sa UV aging, thermal oxidative degradation, at hydrolysis.
Ang kasalukuyang mature na mga produkto ay aliphatic TPU na inihanda mula sa dicyclohexyl diisocyanate (H12MDI) at polycaprolactone diol bilang hilaw na materyales. Ang ordinaryong aromatic TPU ay kitang-kitang nagiging dilaw pagkatapos ng isang araw ng UV irradiation, habang ang aliphatic TPU na ginagamit para sa car wrap film ay maaaring mapanatili ang yellowing coefficient nito nang walang makabuluhang pagbabago sa ilalim ng parehong mga kundisyon.
Ang Poly (ε – caprolactone) TPU ay may mas balanseng pagganap kumpara sa polyether at polyester TPU. Sa isang banda, maaari itong magpakita ng mahusay na paglaban sa luha ng ordinaryong polyester TPU, habang sa kabilang banda, nagpapakita rin ito ng natitirang mababang compression permanenteng deformation at mataas na rebound na pagganap ng polyether TPU, kaya malawakang ginagamit sa merkado.
Dahil sa iba't ibang mga kinakailangan para sa pagiging epektibo sa gastos ng produkto pagkatapos ng segmentasyon ng merkado, kasama ang pagpapabuti ng teknolohiya ng patong sa ibabaw at kakayahan sa pagsasaayos ng malagkit na formula, mayroon ding pagkakataon para sa polyether o ordinaryong polyester H12MDI aliphatic TPU na mailapat sa mga pelikulang proteksyon ng pintura sa hinaharap.
5. Biobased TPU
Ang karaniwang paraan para sa paghahanda ng bio based TPU ay ang pagpapakilala ng bio based monomers o intermediates sa panahon ng proseso ng polymerization, tulad ng bio based isocyanates (tulad ng MDI, PDI), bio based polyols, atbp. Kabilang sa mga ito, ang biobased isocyanates ay medyo bihira sa merkado, habang ang biobased polyols ay mas karaniwan.
Sa mga tuntunin ng bio based isocyanates, kasing aga ng 2000, ang BASF, Covestro, at iba pa ay namuhunan ng maraming pagsisikap sa PDI research, at ang unang batch ng mga produkto ng PDI ay inilagay sa merkado noong 2015-2016. Ang Wanhua Chemical ay nakabuo ng 100% bio based TPU na mga produkto gamit ang bio based PDI na gawa sa corn stover.
Sa mga tuntunin ng bio based polyols, kabilang dito ang bio based polytetrafluoroethylene (PTMEG), bio based 1,4-butanediol (BDO), bio based 1,3-propanediol (PDO), bio based polyester polyols, bio based polyether polyols, atbp.
Sa kasalukuyan, maraming TPU manufacturer ang naglunsad ng bio based TPU, na ang performance ay maihahambing sa tradisyonal na petrochemical based TPU. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga bio based na TPU na ito ay nasa antas ng bio based na nilalaman, sa pangkalahatan ay mula 30% hanggang 40%, na ang ilan ay nakakamit pa nga ng mas matataas na antas. Kung ikukumpara sa tradisyonal na petrochemical based TPU, ang bio based TPU ay may mga pakinabang tulad ng pagbabawas ng carbon emissions, sustainable regeneration ng raw materials, green production, at resource conservation. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, atMga Bagong Materyales ng Linghuainilunsad ang kanilang mga bio based na TPU brand, at ang pagbabawas ng carbon at sustainability ay mga pangunahing direksyon din para sa pagpapaunlad ng TPU sa hinaharap.
Oras ng post: Aug-09-2024