TPU, diizosiyanatlar, polioller ve zincir genişleticilerden oluşan çok fazlı bir blok kopolimer olan bir poliüretan termoplastik elastomerdir. Yüksek performanslı bir elastomer olarak TPU, çok çeşitli alt ürün yönlerine sahiptir ve günlük ihtiyaçlarda, spor ekipmanlarında, oyuncaklarda, dekoratif malzemelerde ve ayakkabı malzemeleri, hortumlar, kablolar, tıbbi cihazlar vb. gibi diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.
Şu anda ana TPU hammadde üreticileri BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua Yeni Malzemeler, ve benzeri. Yerli işletmelerin düzeni ve kapasite genişlemesi nedeniyle TPU endüstrisi şu anda oldukça rekabetçi. Ancak üst düzey uygulama alanında hala ithalata dayalı durumda ki bu da Çin'in atılım yapması gereken bir alan. Şimdi TPU ürünlerinin gelecekteki pazar beklentilerinden bahsedelim.
1. Süperkritik köpüren E-TPU
2012 yılında Adidas ve BASF, orta taban malzemesi olarak köpüklü TPU (ticari adı infinergy) kullanan koşu ayakkabısı markası EnergyBoost'u ortaklaşa geliştirdi. Alt tabaka olarak 80-85 Shore A sertliğine sahip polieter TPU kullanılması nedeniyle, EVA orta tabanlarla karşılaştırıldığında köpüklü TPU orta tabanlar, 0 °C'nin altındaki ortamlarda hala iyi esneklik ve yumuşaklık sağlayabilir; bu da giyim konforunu artırır ve dünyada yaygın olarak kabul edilir. pazar.
2. Fiber takviyeli modifiye TPU kompozit malzeme
TPU iyi bir darbe direncine sahiptir ancak bazı uygulamalarda yüksek elastik modül ve çok sert malzemeler gereklidir. Cam elyaf takviye modifikasyonu, malzemelerin elastik modülünü arttırmak için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Modifikasyon yoluyla, yüksek elastik modül, iyi yalıtım, güçlü ısı direnci, iyi elastik geri kazanım performansı, iyi korozyon direnci, darbe direnci, düşük genleşme katsayısı ve boyutsal stabilite gibi birçok avantaja sahip termoplastik kompozit malzemeler elde edilebilir.
BASF, patentinde cam kısa elyaflar kullanarak yüksek modüllü cam elyaf takviyeli TPU hazırlamak için bir teknoloji tanıttı. Hammadde olarak politetrafloroetilen glikol (PTMEG, Mn=1000), MDI ve 1,4-butandiol (BDO) ile 1,3-propandiol karıştırılarak Shore D sertliği 83 olan bir TPU sentezlendi. Bu TPU, 18,3 GPa elastik modülü ve 244 MPa gerilme mukavemetine sahip bir kompozit malzeme elde etmek için 52:48 kütle oranında cam elyafı ile birleştirildi.
Cam elyafın yanı sıra, Covestro'nun 100 GPa'ya kadar elastik modüle ve metallerden daha düşük yoğunluğa sahip Maezio karbon elyaf/TPU kompozit levhası gibi karbon elyaf kompozit TPU kullanan ürünlere ilişkin raporlar da bulunmaktadır.
3. Halojen içermeyen alev geciktirici TPU
TPU, yüksek mukavemete, yüksek tokluğa, mükemmel aşınma direncine ve diğer özelliklere sahiptir; bu da onu teller ve kablolar için çok uygun bir kılıf malzemesi haline getirir. Ancak şarj istasyonları gibi uygulama alanlarında daha yüksek alev geciktiriciliğe ihtiyaç duyulmaktadır. TPU'nun alev geciktirici performansını artırmanın genellikle iki yolu vardır. Bunlardan biri, fosfor, nitrojen ve diğer elementleri içeren polioller veya izosiyanatlar gibi alev geciktirici malzemelerin kimyasal bağlanma yoluyla TPU sentezine dahil edilmesini içeren reaktif alev geciktirici modifikasyondur; İkincisi, alt tabaka olarak TPU'nun kullanılmasını ve eriyik karışımı için alev geciktiricilerin eklenmesini içeren ilave alev geciktirici modifikasyondur.
Reaktif modifikasyon TPU'nun yapısını değiştirebilir ancak katkı maddesi alev geciktirici miktarı fazla olduğunda TPU'nun mukavemeti düşer, işleme performansı bozulur ve az miktarda ilave edilmesi gereken alev geciktirici seviyesine ulaşamaz. Şu anda, şarj istasyonlarının uygulamasını gerçek anlamda karşılayabilecek, ticari olarak temin edilebilen yüksek alev geciktirici bir ürün bulunmamaktadır.
Eski Bayer MaterialScience (şimdi Kostron), bir zamanlar bir patentte fosfin oksit bazlı organik fosfor içeren poliol (IHPO)'yu tanıtmıştı. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI ve BDO'dan sentezlenen polieter TPU mükemmel alev geciktiricilik ve mekanik özellikler sergiler. Ekstrüzyon işlemi pürüzsüzdür ve ürünün yüzeyi pürüzsüzdür.
Halojensiz alev geciktiricilerin eklenmesi şu anda halojensiz alev geciktirici TPU hazırlamak için en yaygın kullanılan teknik yoldur. Alev geciktirici olarak genellikle fosfor bazlı, nitrojen bazlı, silikon bazlı, bor bazlı alev geciktiriciler bileşik haline getirilmekte veya metal hidroksitler kullanılmaktadır. TPU'nun doğal yanıcılığı nedeniyle, yanma sırasında stabil bir alev geciktirici katman oluşturmak için sıklıkla %30'dan fazla bir alev geciktirici dolgu miktarı gerekir. Bununla birlikte, eklenen alev geciktirici miktarı büyük olduğunda, alev geciktirici TPU alt katmanında eşit olmayan bir şekilde dağılır ve alev geciktirici TPU'nun mekanik özellikleri ideal değildir, bu da hortumlar, filmler gibi alanlardaki uygulamasını ve tanıtımını da sınırlar. ve kablolar.
BASF'nin patenti, alev geciktiriciler olarak melamin polifosfat ve fosfor içeren fosfinik asit türevini, ağırlık ortalama molekül ağırlığı 150kDa'dan fazla olan TPU ile harmanlayan alev geciktirici bir TPU teknolojisini tanıtıyor. Yüksek çekme mukavemetine ulaşırken alev geciktirici performansın önemli ölçüde arttığı bulunmuştur.
BASF patenti, malzemenin gerilme mukavemetini daha da arttırmak için izosiyanatlar içeren çapraz bağlama maddesi masterbatch'inin hazırlanmasına yönelik bir yöntem sunuyor. UL94V-0 alev geciktirici gerekliliklerini karşılayan bir bileşime bu tip masterbatch'in %2'sinin eklenmesi, V-0 alev geciktirici performansını korurken malzemenin çekme mukavemetini 35MPa'dan 40MPa'ya çıkarabilir.
Alev geciktirici TPU'nun ısıyla yaşlanma direncini arttırmak için patentiLinghua Yeni Malzeme Şirketiaynı zamanda yüzeyi kaplanmış metal hidroksitlerin alev geciktirici olarak kullanılmasına yönelik bir yöntemi de tanıtmaktadır. Alev geciktirici TPU'nun hidroliz direncini arttırmak için,Linghua Yeni Malzeme Şirketibaşka bir patent başvurusunda melamin alev geciktirici eklenmesi temelinde metal karbonatı tanıttı.
4. Otomotiv boya koruma filmi için TPU
Oto boya koruma filmi, boya yüzeyini uygulama sonrasında havadan izole eden, asit yağmurunu, oksidasyonu, çizilmeleri önleyen, boya yüzeyine uzun süreli koruma sağlayan koruyucu bir filmdir. Ana işlevi, kurulumdan sonra araba boyası yüzeyini korumaktır. Boya koruma filmi genel olarak yüzeyinde kendi kendini onaran kaplama, ortasında polimer film ve alt katında akrilik basınca duyarlı yapışkan olmak üzere üç katmandan oluşur. TPU, ara polimer filmlerin hazırlanmasında kullanılan ana malzemelerden biridir.
Boya koruma filminde kullanılan TPU için performans gereksinimleri şu şekildedir: çizilme direnci, yüksek şeffaflık (ışık geçirgenliği>%95), düşük sıcaklık esnekliği, yüksek sıcaklık dayanımı, çekme mukavemeti>50MPa, uzama>%400 ve Shore A 87-93 sertlik aralığı; En önemli performans, 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 ışınımının ardından gözle görülür şekilde sarıya dönerken, araba kaplama filmi için kullanılan alifatik TPU, aynı koşullar altında önemli bir değişiklik olmadan sararma katsayısını koruyabilir.
Poli (ε – kaprolakton) TPU, polieter ve polyester TPU ile karşılaştırıldığında daha dengeli bir performansa sahiptir. Bir yandan sıradan polyester TPU'nun mükemmel yırtılma direncini sergileyebilir, diğer yandan da olağanüstü düşük sıkıştırma kalıcı deformasyonu ve polieter TPU'nun yüksek geri tepme performansını sergileyerek piyasada yaygın olarak kullanılır.
Pazar bölümlemesinden sonra ürün maliyet etkinliğine yönelik farklı gereksinimler nedeniyle, yüzey kaplama teknolojisinin ve yapışkan formülü ayarlama yeteneğinin gelişmesiyle birlikte, gelecekte boya koruma filmlerine polieter veya sıradan polyester H12MDI alifatik TPU'nun uygulanma şansı da vardır.
5. Biyobazlı TPU
Biyo bazlı TPU hazırlamanın yaygın yöntemi, biyo bazlı izosiyanatlar (MDI, PDI gibi), biyo bazlı polioller vb. gibi biyo bazlı monomerleri veya ara ürünleri polimerizasyon işlemi sırasında eklemektir. Bunlar arasında biyo bazlı izosiyanatlar, piyasada nispeten nadirdir. Pazarda ise biyo bazlı polioller daha yaygın.
Biyo bazlı izosiyanatlar açısından BASF, Covestro ve diğerleri, 2000'li yılların başlarında PDI araştırmalarına büyük yatırım yaptılar ve PDI ürünlerinin ilk partisi 2015-2016'da piyasaya sunuldu. Wanhua Chemical, mısır ocağından yapılan biyo bazlı PDI'yı kullanarak %100 biyo bazlı TPU ürünleri geliştirdi.
Biyo bazlı polioller açısından biyo bazlı politetrafloroetilen (PTMEG), biyo bazlı 1,4-bütandiol (BDO), biyo bazlı 1,3-propandiol (PDO), biyo bazlı polyester polioller, biyo bazlı polieter polioller vb. içerir.
Şu anda çok sayıda TPU üreticisi, performansı geleneksel petrokimya bazlı TPU ile karşılaştırılabilir olan biyo bazlı TPU'yu piyasaya sürdü. Bu biyo bazlı TPU'lar arasındaki temel fark, genellikle %30 ila %40 arasında değişen, hatta bazıları daha yüksek seviyelere ulaşan biyo bazlı içerik seviyesinde yatmaktadır. Geleneksel petrokimya bazlı TPU ile karşılaştırıldığında biyo bazlı TPU, karbon emisyonlarının azaltılması, hammaddelerin sürdürülebilir şekilde yenilenmesi, yeşil üretim ve kaynakların korunması gibi avantajlara sahiptir. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical veLinghua Yeni Malzemelerbiyo bazlı TPU markalarını piyasaya sürdüler ve karbon azaltımı ve sürdürülebilirlik de gelecekte TPU gelişimi için temel yönlerdir.
Gönderim zamanı: Ağu-09-2024