O TPU é un elastómero termoplástico de poliuretano, que é un copolímero de bloques multifásico composto por diisocianatos, poliois e extensores de cadea. Como elastómero de alto rendemento, o TPU ten unha ampla gama de direccións de produtos posteriores e úsase amplamente en necesidades diarias, equipos deportivos, xoguetes, materiais decorativos e outros campos, como materiais de calzado, mangueiras, cables, dispositivos médicos, etc.
Actualmente, os principais fabricantes de materias primas de TPU inclúen BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Novos materiais Linghua, e así por diante. Co deseño e a expansión da capacidade das empresas nacionais, a industria de TPU é actualmente altamente competitiva. Non obstante, no campo de aplicacións de gama alta, aínda depende das importacións, que tamén é unha área na que China necesita conseguir avances. Falemos das perspectivas futuras do mercado dos produtos de TPU.
1. E-TPU de espuma supercrítica
En 2012, Adidas e BASF desenvolveron conxuntamente a marca de calzado para correr EnergyBoost, que utiliza TPU (nome comercial infinergy) con escuma como material da entresola. Debido ao uso de TPU de poliéter cunha dureza Shore A de 80-85 como substrato, en comparación coas entresolas de EVA, as entresolas de TPU con escuma aínda poden manter unha boa elasticidade e suavidade en ambientes inferiores a 0 ℃, o que mellora a comodidade de uso e é amplamente recoñecido en o mercado.
2. Material composto de TPU modificado reforzado con fibra
O TPU ten unha boa resistencia ao impacto, pero nalgunhas aplicacións requírense un alto módulo elástico e materiais moi duros. A modificación do reforzo de fibra de vidro é unha técnica de uso común para aumentar o módulo elástico dos materiais. A través da modificación, pódense obter materiais compostos termoplásticos con moitas vantaxes como alto módulo elástico, bo illamento, forte resistencia á calor, bo rendemento de recuperación elástica, boa resistencia á corrosión, resistencia ao impacto, baixo coeficiente de expansión e estabilidade dimensional.
BASF introduciu na súa patente unha tecnoloxía para a preparación de TPU reforzado con fibra de vidro de alto módulo utilizando fibras curtas de vidro. Sintetizouse un TPU cunha dureza Shore D de 83 mesturando politetrafluoroetilenglicol (PTMEG, Mn=1000), MDI e 1,4-butanodiol (BDO) con 1,3-propanodiol como materias primas. Este TPU foi composto con fibra de vidro nunha proporción de masa de 52:48 para obter un material composto cun módulo elástico de 18,3 GPa e unha resistencia á tracción de 244 MPa.
Ademais da fibra de vidro, tamén hai informes de produtos que utilizan TPU composto de fibra de carbono, como o taboleiro composto de fibra de carbono/TPU Maezio de Covestro, que ten un módulo elástico de ata 100 GPa e unha densidade menor que os metais.
3. TPU ignífugo sen halóxenos
O TPU ten alta resistencia, alta tenacidade, excelente resistencia ao desgaste e outras propiedades, polo que é un material de funda moi axeitado para fíos e cables. Pero en campos de aplicación, como estacións de carga, é necesario un maior retardo de chama. Xeralmente hai dúas formas de mellorar o rendemento retardador de chama do TPU. Unha delas é a modificación reactiva ignífuga, que implica introducir materiais ignífugos como poliois ou isocianatos que conteñen fósforo, nitróxeno e outros elementos na síntese de TPU mediante enlaces químicos; O segundo é a modificación aditiva do retardador de chama, que implica o uso de TPU como substrato e a adición de retardantes de chama para a mestura de fusión.
A modificación reactiva pode cambiar a estrutura do TPU, pero cando a cantidade de aditivo retardante de chama é grande, a forza do TPU diminúe, o rendemento do procesamento deteriorouse e engadir unha pequena cantidade non pode alcanzar o nivel de retardador de chama necesario. Actualmente, non hai ningún produto comercialmente ignífugo que poida realmente satisfacer a aplicación das estacións de carga.
A antiga Bayer MaterialScience (agora Kostron) introduciu nunha patente un poliol que contén fósforo orgánico (IHPO) baseado en óxido de fosfina. O poliéter TPU sintetizado a partir de IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI e BDO presenta excelentes propiedades mecánicas e retardantes de chama. O proceso de extrusión é suave e a superficie do produto é lisa.
Engadir retardantes de chama sen halóxenos é actualmente a vía técnica máis utilizada para preparar TPU retardante de chama sen halóxenos. Xeralmente, combínanse retardantes de chama a base de fósforo, nitróxeno, silicio e boro ou úsanse hidróxidos metálicos como retardantes de chama. Debido á inflamabilidade inherente do TPU, a miúdo é necesaria unha cantidade de recheo retardante de chama superior ao 30% para formar unha capa retardante de chama estable durante a combustión. Non obstante, cando a cantidade de retardante de chama engadido é grande, o retardante de chama está disperso de forma desigual no substrato de TPU e as propiedades mecánicas do retardante de chama TPU non son ideais, o que tamén limita a súa aplicación e promoción en campos como mangueiras, películas. , e cables.
A patente de BASF introduce unha tecnoloxía de TPU ignífuga, que mestura polifosfato de melamina e un derivado do ácido fosfínico que contén fósforo como retardantes de chama con TPU cun peso molecular medio en peso superior a 150 kDa. Descubriuse que o rendemento do retardador de chama mellorou significativamente ao acadar unha alta resistencia á tracción.
Para mellorar aínda máis a resistencia á tracción do material, a patente de BASF introduce un método para preparar un masterbatch de axente de reticulación que contén isocianatos. Engadir un 2% deste tipo de masterbatch a unha composición que cumpra os requisitos de retardador de chama UL94V-0 pode aumentar a resistencia á tracción do material de 35 MPa a 40 MPa mantendo o rendemento retardador de chama V-0.
Para mellorar a resistencia ao envellecemento térmico do TPU ignífugo, a patente deEmpresa de novos materiais Linghuatamén introduce un método de uso de hidróxidos metálicos revestidos de superficie como retardantes de chama. Para mellorar a resistencia á hidrólise do TPU ignífugo,Empresa de novos materiais Linghuaintroduciu carbonato metálico a base de engadir retardante de chama de melamina noutra solicitude de patente.
4. TPU para película protectora de pintura automotriz
A película protectora da pintura do coche é unha película protectora que illa a superficie da pintura do aire despois da instalación, evita a choiva ácida, a oxidación, os arañazos e proporciona unha protección duradeira á superficie da pintura. A súa función principal é protexer a superficie da pintura do coche despois da instalación. A película protectora da pintura consta xeralmente de tres capas, cun revestimento de autocuración na superficie, unha película de polímero no medio e un adhesivo acrílico sensible á presión na capa inferior. O TPU é un dos principais materiais para a preparación de películas de polímero intermedio.
Os requisitos de rendemento para o TPU utilizado na película protectora da pintura son os seguintes: resistencia a arañazos, alta transparencia (transmisión da luz > 95 %), flexibilidade a baixa temperatura, resistencia a altas temperaturas, resistencia á tracción > 50 MPa, alongamento > 400 % e Shore A rango de dureza de 87-93; O rendemento máis importante é a resistencia á intemperie, que inclúe a resistencia ao envellecemento UV, á degradación oxidativa térmica e á hidrólise.
Os produtos actualmente maduros son TPU alifático preparado a partir de diisocianato de diciclohexilo (H12MDI) e diol de policaprolactona como materias primas. O TPU aromático común vólvese visiblemente amarelo despois dun día de irradiación UV, mentres que o TPU alifático usado para a película de envoltura de coches pode manter o seu coeficiente de amarelento sen cambios significativos nas mesmas condicións.
O TPU de poli (ε - caprolactona) ten un rendemento máis equilibrado en comparación co TPU de poliéter e poliéster. Por unha banda, pode mostrar unha excelente resistencia á rotura do TPU de poliéster común, mentres que, por outra banda, tamén demostra unha deformación permanente de baixa compresión destacada e un alto rendemento de rebote do TPU de poliéster, sendo así amplamente utilizado no mercado.
Debido aos diferentes requisitos de rendibilidade do produto despois da segmentación do mercado, coa mellora da tecnoloxía de revestimento de superficie e a capacidade de axuste da fórmula adhesiva, tamén existe a posibilidade de que o poliéter ou o poliéster normal H12MDI TPU alifático se aplique no futuro ás películas de protección da pintura.
5. TPU de base biolóxica
O método común para preparar TPU de base bio é introducir monómeros de base biolóxica ou intermediarios durante o proceso de polimerización, como isocianatos de base biolóxica (como MDI, PDI), poliois de base biolóxica, etc. Entre eles, os isocianatos de base biolóxica son relativamente raros no mercado, mentres que os poliois de base biolóxica son máis comúns.
En termos de isocianatos de base bio, xa no ano 2000, BASF, Covestro e outros investiron moito esforzo na investigación de PDI, e o primeiro lote de produtos PDI lanzouse ao mercado en 2015-2016. Wanhua Chemical desenvolveu produtos de TPU 100% biológicos usando PDI de base bio feita a partir de estufa de millo.
En termos de poliois de base bio, inclúe politetrafluoroetileno de base bio (PTMEG), 1,4-butanodiol de base bio (BDO), 1,3-propanodiol de base biolóxica (PDO), poliois de poliéster de base bio, polioles de poliéter de base bio, etc.
Actualmente, varios fabricantes de TPU lanzaron TPU de base bio, cuxo rendemento é comparable ao TPU tradicional baseado en petroquímica. A principal diferenza entre estes TPU baseados en bio reside no nivel de contido baseado en bio, que xeralmente oscila entre o 30% e o 40%, e algúns incluso alcanzan niveis máis altos. En comparación co TPU de base petroquímica tradicional, o TPU de base bio ten vantaxes como a redución de emisións de carbono, a rexeneración sostible de materias primas, a produción verde e a conservación de recursos. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical eNovos materiais Linghualanzaron as súas marcas de TPU de base bio, e a redución de carbono e a sustentabilidade tamén son direccións fundamentais para o desenvolvemento de TPU no futuro.
Hora de publicación: 09-08-2024