הוראות מפתח להתפתחות עתידית של TPU

TPU הוא אלסטומר תרמופלסטי פוליאוריטן, שהוא קופולימר בלוק רב -שלבי המורכב מדיזוציאנאטים, פוליולים ומרחיבי שרשרת. כאלסטומר בעל ביצועים גבוהים, ל- TPU מגוון רחב של כיווני מוצר במורד הזרם והוא נמצא בשימוש נרחב בצרכים יומיים, ציוד ספורט, צעצועים, חומרים דקורטיביים ושדות אחרים, כמו חומרי נעליים, צינורות, כבלים, מכשירים רפואיים וכו '.

נכון לעכשיו, יצרני חומרי הגלם העיקריים של TPU כוללים BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,חומרים חדשים של לינגהואהוכן הלאה. עם הפריסה והרחבת הקיבולת של מפעלים מקומיים, תעשיית ה- TPU היא כיום תחרותית ביותר. עם זאת, בתחום היישומים המתקדמים, הוא עדיין מסתמך על יבוא, שהוא גם תחום בו סין צריכה להשיג פריצות דרך. בואו נדבר על סיכויי השוק העתידיים של מוצרי TPU.

1. הקצף העל-קריטי E-TPU

בשנת 2012, אדידס ו- BASF פיתחו במשותף את המותג הנעלי הריצה EnergyBoost, המשתמש ב- TPU קצף (שם מסחרי אינפיינרג ') כחומר הבינוני. בשל השימוש ב- TPU של פוליאת 'עם חוף קשיות של 80-85 כמצע, בהשוואה ל- EVA Midsoles, Midsoles TPU קצרים עדיין יכולים לשמור על גמישות ורכות טובים בסביבות מתחת ל 0 ℃, מה שמשפר את ללבוש נוחות ומוכר ברבים בשוק.
2. סיבים מחוזקים סיבים מחוזקים חומר מורכב TPU

ל- TPU יש עמידות בפני השפעה טובה, אך ביישומים מסוימים נדרשים מודולוס אלסטי גבוה וחומרים קשים מאוד. שינוי חיזוק סיבי זכוכית הוא טכניקה נפוצה להגברת המודולוס האלסטי של החומרים. באמצעות שינוי, ניתן להשיג חומרים מורכבים תרמופלסטיים עם יתרונות רבים כמו מודולוס אלסטי גבוה, בידוד טוב, עמידות חזקה לחום, ביצועי התאוששות אלסטיים טובים, עמידות בפני קורוזיה טובה, עמידות בפני השפעה, מקדם התרחבות נמוך ויציבות ממדית.

BASF הציגה טכנולוגיה להכנת TPU מחוזק פיברגלס במודולוס גבוה באמצעות סיבים קצרים זכוכית בפטנט שלה. TPU עם קשיות חוף D של 83 סונתז על ידי ערבוב של פוליטטראפלואורואתילן גליקול (PTMEG, MN = 1000), MDI ו- 1,4-Butanediol (BDO) עם 1,3-פרופנדיול כחומרי גלם. TPU זה היה מורכב בסיבי זכוכית ביחס המוני של 52:48 כדי להשיג חומר מורכב עם מודולוס אלסטי של 18.3 GPA וחוזק מתיחה של 244 מגה -א -פ"ס.

בנוסף לסיבי זכוכית, ישנם גם דיווחים על מוצרים המשתמשים ב- TPU מורכב של סיבי פחמן, כמו לוח סיבי פחמן של קובסטרו/לוח מורכב של קובסטרו, שיש לו מודולוס אלסטי של עד 100GPA וצפיפות נמוכה יותר ממתכות.
3. TPU מעכב להבה ללא הלהבה

ל- TPU יש חוזק גבוה, קשיחות גבוהה, עמידות בלאי מעולה ותכונות אחרות, מה שהופך אותו לחומר נדן מתאים מאוד לחוטים וכבלים. אך בשדות בקשה כמו תחנות טעינה, יש צורך בפיגור להבה גבוה יותר. בדרך כלל ישנן שתי דרכים לשפר את ביצועי מעכבי הלהבה של TPU. האחד הוא שינוי מעכב בעירה תגובתי, הכולל הצגת חומרים מעכבי להבה כמו פוליולים או איזוציאנאטים המכילים זרחן, חנקן ואלמנטים אחרים לסינתזה של TPU באמצעות קשרים כימיים; השני הוא שינוי מעכב בעירה תוסף, הכרוך בשימוש ב- TPU כמצע והוספת מעכבי להבה לערבוב נמס.

שינוי תגובתי יכול לשנות את מבנה ה- TPU, אך כאשר כמות מעכב הלהבה התוסף גדול, חוזק ה- TPU פוחת, ביצועי העיבוד מתדרדר והוספת כמות קטנה אינה יכולה להשיג את רמת המעכב הלהבה הנדרש. נכון לעכשיו, אין מוצר מעכב להבה גבוה מסחרי שיכול באמת לעמוד ביישום של תחנות טעינה.

Bayer Saturesscience לשעבר (כיום קוסטרון) הציג פעם זרחן אורגני המכיל פוליול (IHPO) המבוסס על תחמוצת פוספין בפטנט. ה- TPU הפוליתר מסונתז מ- IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI ו- BDO מציג פיגור להבה מצוין ותכונות מכניות. תהליך שחול חלק, ומשטח המוצר חלק.

הוספת מעכבי להבה ללא הלוגן היא כיום המסלול הטכני הנפוץ ביותר להכנת TPU מעכב להבה ללא הלוגן. באופן כללי, מעכבי להבה מבוססי זרחן, מבוססי חנקן, מבוססי סיליקון, מבוססי בורון, מורכבים או הידרוקסידים מתכתיים משמשים כמעכבי להבה. בשל הדליקות הגלומה של TPU, לרוב נדרשת לרוב כמות מילוי מעכבת להבה של יותר מ -30% ליצירת שכבה מעכבת להבה יציבה במהלך הבעירה. עם זאת, כאשר כמות מעכבי הלהבה שנוספה היא גדולה, מעכב הלהבה מפוזר בצורה לא אחידה במצע TPU, והתכונות המכניות של TPU מעכב הלהבה אינן אידיאליות, מה שמגביל גם את יישומו ואת קידומו בשדות כמו קופכים, סרטים וכבלים.

הפטנט של BASF מציג טכנולוגיית TPU מעכבת להבה, שמשלבת פוליפוספט מלמין וזרחן המכיל נגזרת של חומצה פוספנית כמעכבי להבה עם TPU עם משקל מולקולרי ממוצע במשקל העולה על 150KDA. נמצא כי ביצועי מעכבי הלהבה שופרו משמעותית תוך השגת חוזק מתיחה גבוה.

כדי לשפר עוד יותר את חוזק המתיחה של החומר, הפטנט של BASF מציג שיטה להכנת סוכן חוצה סוכן Masterbatch המכיל איזוציאנציות. הוספת 2% מסוג זה של Masterbatch לקומפוזיציה העונה על דרישות מעכבות להבה של UL94V-0 יכולה להגביר את חוזק המתיחה של החומר מ- 35MPA ל- 40MPA תוך שמירה על ביצועי מעכבי הלהבה V-0.

כדי לשפר את ההתנגדות להזדקנות החום של TPU מעכב להבה, הפטנט שלחברת חומרים חדשים של לינגהואהמציג גם שיטה לשימוש בהידרוקסיד מתכת מצופה פני השטח כמעכבי להבה. על מנת לשפר את התנגדות ההידרוליזה של TPU מעכב להבה,חברת חומרים חדשים של לינגהואההציג פחמתי מתכת על בסיס הוספת מעכב להבה מלמין ביישום פטנטים אחר.

4 TPU לסרט הגנת צבע רכב

סרט הגנת צבע לרכב הוא סרט מגן המבודד את משטח הצבע מהאוויר לאחר ההתקנה, מונע גשם חומצי, חמצון, שריטות ומספק הגנה לאורך זמן למשטח הצבע. תפקידו העיקרי הוא להגן על משטח צבע המכונית לאחר ההתקנה. סרט הגנת הצבע מורכב בדרך כלל משלוש שכבות, עם ציפוי ריפוי עצמי על פני השטח, סרט פולימר באמצע, ודבק רגיש ללחץ אקרילי בשכבה התחתונה. TPU הוא אחד החומרים העיקריים להכנת סרטי פולימר ביניים.

דרישות הביצועים עבור TPU המשמשת בסרט הגנת צבע הן כדלקמן: עמידות בפני שריטות, שקיפות גבוהה (העברת אור> 95%), גמישות בטמפרטורה נמוכה, התנגדות לטמפרטורה גבוהה, חוזק מתיחה> 50MPa, התארכות> 400%וחוף טווח קשיות של 87-93; הביצועים החשובים ביותר הם עמידות למזג האוויר, הכוללת עמידות בפני הזדקנות UV, השפלה חמצונית תרמית והידרוליזה.

המוצרים הבוגרים כיום הם TPU אליפטי המוכנים מ- Dicyclohexyl Diisocyanate (H12MDI) ו- Polycaprolactone Diol כחומרי גלם. TPU ארומטי רגיל הופך לצהוב לאחר יום אחד של הקרנת UV, ואילו TPU אליפטי המשמש לסרט עטיפת מכוניות יכול לשמור על מקדם ההצהבה שלו ללא שינויים משמעותיים באותם תנאים.
ל- TPU של Poly (ε - Caprolactone) יש ביצועים מאוזנים יותר בהשוואה ל- TPU של פולתר ופוליאסטר. מצד אחד, הוא יכול להפגין עמידות מצוינת של דמעה של TPU של פוליאסטר רגיל, ומצד שני, הוא גם מדגים עיוות קבוע נמוך דחיסה נמוך וביצועי ריבאונד גבוהים של TPU של פוליאת ', ובכך נמצא בשימוש נרחב בשוק.

בשל דרישות שונות ליעילות עלות מוצר לאחר פילוח השוק, עם שיפור טכנולוגיית ציפוי השטח ויכולת התאמת פורמולה דבק, יש גם סיכוי לפוליתר או פוליאסטר H12MDI Alifhatic TPU שיושם בעתיד.

5. TPU בסיס ביו -בסיס

השיטה הנפוצה להכנת TPU מבוסס BIO היא להציג מונומרים או ביניים מבוססי ביו במהלך תהליך הפילמור, כמו איזוציאנאטים מבוססי ביו (כמו MDI, PDI), פוליולים מבוססי ביו וכו ', ביניהם, איזוציאנאטים ביולוגיים נדירים יחסית בשוק, בעוד פולסים ביולוגיים שכיחים יותר.

מבחינת איזוציאנאטים מבוססי ביו, כבר בשנת 2000, BASF, קובסטרו ואחרים השקיעו מאמץ רב במחקר PDI, והחבורה הראשונה של מוצרי PDI הוכנסה לשוק בשנים 2015-2016. Wanhua Chemical פיתחה 100% מוצרי TPU מבוססי ביו באמצעות PDI מבוסס BIO העשוי מסלול תירס.

מבחינת פוליולים מבוססי ביו, הוא כולל פוליטטראפלואורואורואתילן מבוסס ביו (PTMEG), 1,4-בוטנדיול מבוסס ביו (BDO), 1,3-פרופנדיול מבוסס ביו (PDO), פוליאולים פוליאסטר מבוססי ביו, פולייאולים מבוססי ביו וכו '.

נכון לעכשיו, יצרני TPU מרובים השיקו TPU מבוסס BIO, שביצועיהם דומים ל- TPU מבוסס פטרוכימי מסורתי. ההבדל העיקרי בין TPUs מבוסס BIO טמון ברמה של תוכן מבוסס ביו, בדרך כלל נע בין 30% ל- 40%, כאשר חלקם אף משיגים רמות גבוהות יותר. בהשוואה ל- TPU מבוסס פטרוכימי מסורתי, ל- TPU מבוסס BIO יש יתרונות כמו הפחתת פליטת פחמן, התחדשות בר -קיימא של חומרי גלם, ייצור ירוק ושימור משאבים. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, ו-חומרים חדשים של לינגהואההשיקו את מותגי ה- TPU מבוססי הביולוגיה שלהם, והפחתת פחמן וקיימות הם גם כיווני מפתח לפיתוח TPU בעתיד.