TPU, diizosiyanatlar, polioller ve zincir uzatıcılardan oluşan çok fazlı bir blok kopolimer olan poliüretan termoplastik bir elastomerdir. Yüksek performanslı bir elastomer olan TPU, geniş bir ürün yelpazesine sahiptir ve günlük ihtiyaçlar, spor malzemeleri, oyuncaklar, dekoratif malzemeler ve ayakkabı malzemeleri, hortumlar, kablolar, tıbbi cihazlar vb. gibi diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.
Şu anda başlıca TPU hammadde üreticileri arasında BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical bulunmaktadır.Linghua Yeni Malzemelervb. Yerli işletmelerin yerleşim ve kapasite genişlemesiyle, TPU sektörü şu anda oldukça rekabetçi. Ancak, üst düzey uygulama alanında hâlâ ithalata bağımlı ve bu da Çin'in atılım yapması gereken bir alan. TPU ürünlerinin gelecekteki pazar beklentileri hakkında konuşalım.
1. Süperkritik köpüren E-TPU
Adidas ve BASF, 2012 yılında ortaklaşa, orta taban malzemesi olarak köpük TPU (ticari adı infinergy) kullanan koşu ayakkabısı markası EnergyBoost'u geliştirdi. Alt katman olarak 80-85 Shore A sertliğine sahip polieter TPU kullanılması sayesinde, EVA orta tabanlara kıyasla köpük TPU orta tabanlar, 0 ℃'nin altındaki ortamlarda iyi esneklik ve yumuşaklık sağlayarak kullanım konforunu artırıyor ve piyasada yaygın olarak tercih ediliyor.
2. Elyaf takviyeli modifiye TPU kompozit malzeme
TPU iyi darbe direncine sahiptir, ancak bazı uygulamalarda yüksek elastikiyet modülü ve çok sert malzemeler gerekir. Cam elyaf takviyeli modifikasyon, malzemelerin elastikiyet modülünü artırmak için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Modifikasyon yoluyla, yüksek elastikiyet modülü, iyi yalıtım, güçlü ısı direnci, iyi elastik geri kazanım performansı, iyi korozyon direnci, darbe direnci, düşük genleşme katsayısı ve boyutsal kararlılık gibi birçok avantaja sahip termoplastik kompozit malzemeler elde edilebilir.
BASF, patentinde kısa cam elyafları kullanarak yüksek modüllü fiberglas takviyeli TPU üretmek için bir teknoloji tanıttı. 83 Shore D sertliğine sahip bir TPU, hammadde olarak politetrafloroetilen glikol (PTMEG, Mn=1000), MDI ve 1,4-bütandiol (BDO) ile 1,3-propandiolün karıştırılmasıyla sentezlendi. Bu TPU, 18,3 GPa elastik modülüne ve 244 MPa çekme dayanımına sahip bir kompozit malzeme elde etmek için 52:48 kütle oranında cam elyafla birleştirildi.
Cam elyafın yanı sıra, Covestro'nun Maezio karbon fiber/TPU kompozit levhası gibi karbon fiber kompozit TPU kullanan ürünlere ilişkin raporlar da bulunmaktadır. Bu levhanın elastik modülü 100 GPa'ya kadar çıkmakta ve yoğunluğu metallerden daha düşüktür.
3. Halojen içermeyen alev geciktirici TPU
TPU, yüksek mukavemet, yüksek tokluk, mükemmel aşınma direnci ve diğer özellikleriyle kablolar ve teller için oldukça uygun bir kılıf malzemesidir. Ancak şarj istasyonları gibi uygulama alanlarında daha yüksek alev geciktiricilik gereklidir. TPU'nun alev geciktirici performansını iyileştirmenin genellikle iki yolu vardır. Birincisi, fosfor, azot ve diğer elementler içeren polioller veya izosiyanatlar gibi alev geciktirici malzemelerin kimyasal bağ yoluyla TPU sentezine dahil edilmesini içeren reaktif alev geciktirici modifikasyonudur; ikincisi ise, TPU'nun alt tabaka olarak kullanılmasını ve eriyik karıştırma için alev geciktiricilerin eklenmesini içeren katkısal alev geciktirici modifikasyonudur.
Reaktif modifikasyon TPU'nun yapısını değiştirebilir, ancak katkı maddesi alev geciktirici miktarı fazla olduğunda TPU'nun mukavemeti azalır, işleme performansı düşer ve az miktarda eklemeyle gerekli alev geciktirici seviyesine ulaşılamaz. Şu anda, şarj istasyonlarının uygulama gereksinimlerini gerçekten karşılayabilecek ticari olarak satılan yüksek alev geciktiricili bir ürün bulunmamaktadır.
Eski Bayer MaterialScience (şimdiki adıyla Kostron), bir patentte fosfin oksit bazlı organik fosfor içeren poliol (IHPO) tanıtmıştı. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI ve BDO'dan sentezlenen polieter TPU, mükemmel alev geciktirici ve mekanik özellikler sergiliyor. Ekstrüzyon işlemi pürüzsüz ve ürünün yüzeyi pürüzsüz.
Halojensiz alev geciktirici TPU hazırlamak için şu anda en yaygın kullanılan teknik yöntem, halojensiz alev geciktiricilerin eklenmesidir. Genellikle fosfor bazlı, azot bazlı, silikon bazlı, bor bazlı alev geciktiriciler bileşik olarak kullanılır veya metal hidroksitler alev geciktirici olarak kullanılır. TPU'nun doğal yanıcılığı nedeniyle, yanma sırasında kararlı bir alev geciktirici tabaka oluşturmak için genellikle %30'dan fazla alev geciktirici dolgu miktarı gerekir. Ancak, eklenen alev geciktirici miktarı fazla olduğunda, alev geciktirici TPU alt tabakasında eşit olmayan bir şekilde dağılır ve alev geciktirici TPU'nun mekanik özellikleri ideal değildir; bu da hortum, film ve kablo gibi alanlarda uygulama ve tanıtımını sınırlar.
BASF'nin patenti, melamin polifosfat ve fosfor içeren bir fosfinik asit türevini, ağırlıkça ortalama molekül ağırlığı 150 kDa'dan büyük TPU ile alev geciktirici olarak harmanlayan alev geciktirici bir TPU teknolojisini sunmaktadır. Yüksek çekme mukavemeti elde edilirken alev geciktirici performansının önemli ölçüde iyileştirildiği görülmüştür.
Malzemenin çekme dayanımını daha da artırmak için BASF'nin patenti, izosiyanat içeren çapraz bağlayıcı masterbatch hazırlama yöntemini tanıtıyor. UL94V-0 alev geciktirici gerekliliklerini karşılayan bir bileşime %2 oranında bu tür masterbatch eklenmesi, V-0 alev geciktirici performansını korurken malzemenin çekme dayanımını 35 MPa'dan 40 MPa'ya çıkarabilir.
Alev geciktirici TPU'nun ısı yaşlanmasına karşı direncini artırmak için patentLinghua Yeni Malzemeler ŞirketiAyrıca, alev geciktirici olarak yüzey kaplamalı metal hidroksitlerin kullanılmasına yönelik bir yöntem de tanıtılmaktadır. Alev geciktirici TPU'nun hidroliz direncini artırmak için,Linghua Yeni Malzemeler ŞirketiBaşka bir patent başvurusunda melamin alev geciktirici ilavesiyle metal karbonat ortaya çıkarılmıştır.
4. Otomotiv boya koruma filmi için TPU
Araba boya koruma filmi, montajdan sonra boya yüzeyini havadan izole eden, asit yağmurunu, oksidasyonu ve çizilmeleri önleyen ve boya yüzeyine uzun süreli koruma sağlayan koruyucu bir filmdir. Ana işlevi, montajdan sonra araba boya yüzeyini korumaktır. Boya koruma filmi genellikle üç katmandan oluşur: yüzeyde kendi kendini onaran bir kaplama, ortada bir polimer film ve alt katmanda akrilik basınca duyarlı yapıştırıcı. TPU, ara polimer filmlerin hazırlanmasında kullanılan ana malzemelerden biridir.
Boya koruma filminde kullanılan TPU'nun performans gereksinimleri şunlardır: çizilme direnci, yüksek şeffaflık (ışık geçirgenliği >%95), düşük sıcaklık esnekliği, yüksek sıcaklık dayanımı, çekme dayanımı >50MPa, uzama >%400 ve Shore A sertlik aralığı 87-93; En önemli performans ise UV yaşlanmasına, termal oksidatif bozunmaya ve hidrolize karşı direnci içeren hava koşullarına dayanıklılıktır.
Şu anda olgunlaşmış ürünler, hammadde olarak disikloheksil diizosiyanat (H12MDI) ve polikaprolakton diolden hazırlanan alifatik TPU'dur. Sıradan aromatik TPU, bir günlük UV ışınımından sonra gözle görülür şekilde sararırken, araç kaplama filmi olarak kullanılan alifatik TPU, aynı koşullar altında sararma katsayısını önemli ölçüde değiştirmeden koruyabilir.
Poli (ε – kaprolakton) TPU, polieter ve polyester TPU'ya kıyasla daha dengeli bir performansa sahiptir. Bir yandan sıradan polyester TPU'nun mükemmel yırtılma direncini sergilerken, diğer yandan polieter TPU'nun olağanüstü düşük basınç, kalıcı deformasyon ve yüksek geri tepme performansını sergileyerek piyasada yaygın olarak kullanılmaktadır.
Pazar segmentasyonu sonrasında ürün maliyet etkinliğine yönelik farklı gereksinimler nedeniyle, yüzey kaplama teknolojisinin ve yapıştırıcı formülünün ayarlanabilirliğinin iyileştirilmesiyle, gelecekte polieter veya sıradan polyester H12MDI alifatik TPU'nun boya koruma filmlerine uygulanması şansı da bulunmaktadır.
5. Biyobazlı TPU
Biyobazlı TPU hazırlamanın yaygın yöntemi, polimerizasyon işlemi sırasında biyobazlı izosiyanatlar (MDI, PDI gibi), biyobazlı polioller vb. gibi biyobazlı monomerleri veya ara maddeleri tanıtmaktır. Bunlar arasında biyobazlı izosiyanatlar piyasada nispeten nadir bulunurken, biyobazlı polioller daha yaygındır.
Biyobazlı izosiyanatlar açısından, BASF, Covestro ve diğerleri 2000 yılı gibi erken bir tarihte PDI araştırmalarına büyük çaba harcamış ve ilk PDI ürünleri 2015-2016 yıllarında piyasaya sürülmüştür. Wanhua Chemical, mısır sapından yapılan biyobazlı PDI kullanarak %100 biyobazlı TPU ürünleri geliştirmiştir.
Biyobazlı polioller açısından; biyobazlı politetrafloroetilen (PTMEG), biyobazlı 1,4-bütandiol (BDO), biyobazlı 1,3-propandiol (PDO), biyobazlı polyester polioller, biyobazlı polieter polioller vb. yer almaktadır.
Günümüzde birçok TPU üreticisi, performansı geleneksel petrokimyasal bazlı TPU ile karşılaştırılabilir düzeyde olan biyobazlı TPU'yu piyasaya sürmüştür. Bu biyobazlı TPU'lar arasındaki temel fark, genellikle %30 ila %40 arasında değişen ve hatta bazıları daha yüksek seviyelere ulaşan biyobazlı içerik seviyelerinde yatmaktadır. Geleneksel petrokimyasal bazlı TPU ile karşılaştırıldığında, biyobazlı TPU'nun karbon emisyonlarını azaltma, hammaddelerin sürdürülebilir rejenerasyonu, çevre dostu üretim ve kaynakların korunması gibi avantajları vardır. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical veLinghua Yeni MalzemelerBiyolojik bazlı TPU markalarını piyasaya sürdüler ve karbon azaltımı ve sürdürülebilirlik de gelecekte TPU gelişimi için önemli yönler olacak.
Gönderi zamanı: 09-Ağu-2024