TPU, diizosiyanatlar, polioller ve zincir uzatıcılardan oluşan çok fazlı bir blok kopolimer olan bir poliüretan termoplastik elastomerdir. Yüksek performanslı bir elastomer olarak TPU, çok çeşitli alt akış ürün yönlerine sahiptir ve günlük ihtiyaçlar, spor ekipmanları, 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 yer almaktadır.Linghua Yeni Malzemeler, vb. Yurt içi işletmelerin düzeni ve kapasite genişlemesiyle TPU endüstrisi şu anda oldukça rekabetçi. Ancak, üst düzey uygulama alanında hala ithalata güveniyor ve bu da Çin'in atılımlar yapması gereken bir alan. TPU ürünlerinin gelecekteki pazar beklentileri hakkında konuşalım.
1. Süperkritik köpürme E-TPU
2012 yılında Adidas ve BASF, orta taban malzemesi olarak köpük TPU (ticari adı infinergy) kullanan koşu ayakkabısı markası EnergyBoost'u ortaklaşa geliştirdi. Alt tabaka olarak Shore A sertliği 80-85 olan polieter TPU kullanımı sayesinde, EVA orta tabanlara kıyasla, köpük TPU orta tabanlar 0 ℃'nin altındaki ortamlarda iyi elastikiyet ve yumuşaklık sağlayabilir, bu da giyim konforunu artırır ve pazarda yaygın olarak tanınır.
2. Elyaf takviyeli modifiye TPU kompozit malzeme
TPU iyi darbe direncine sahiptir, ancak bazı uygulamalarda yüksek elastik modül ve çok sert malzemeler gerekir. Cam elyaf takviye modifikasyonu, malzemelerin elastik modülünü artırmak 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 kararlılık gibi birçok avantaja sahip termoplastik kompozit malzemeler elde edilebilir.
BASF, patentinde cam kısa elyaflar kullanarak yüksek modüllü fiberglas takviyeli TPU hazırlama teknolojisini tanıttı. 83 Shore D sertliğine sahip bir TPU, politetrafloroetilen glikol (PTMEG, Mn=1000), MDI ve 1,4-bütandiol (BDO) ile 1,3-propandiolün hammadde olarak karıştırılmasıyla sentezlendi. Bu TPU, 18,3 GPa elastik modülü ve 244 MPa çekme mukavemeti olan 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 elastiklik 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 özelliklere sahiptir ve bu da onu teller ve kablolar için çok uygun bir kılıf malzemesi yapar. Ancak şarj istasyonları gibi uygulama alanlarında daha yüksek alev geciktiricilik gerekir. TPU'nun alev geciktirici performansını iyileştirmenin genellikle iki yolu vardır. Birincisi, kimyasal bağlama yoluyla TPU sentezine fosfor, nitrojen ve diğer elementler içeren polioller veya izosiyanatlar gibi alev geciktirici malzemeler eklemeyi içeren reaktif alev geciktirici modifikasyonudur; ikincisi, TPU'yu alt tabaka olarak kullanmayı ve eriyik karıştırma için alev geciktiriciler eklemeyi 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 bozulur ve az miktarda eklemek gerekli alev geciktirici seviyesine ulaşamaz. Şu anda, şarj istasyonlarının uygulamasını gerçekten karşılayabilecek ticari olarak temin edilebilen yüksek alev geciktiricili bir ürün bulunmamaktadır.
Eski Bayer MaterialScience (şimdiki adıyla Kostron) bir patentte fosfin oksit bazlı organik fosfor içeren poliol (IHPO) tanıttı. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI ve BDO'dan sentezlenen polieter TPU mükemmel alev geciktiricilik ve mekanik özellikler sergiliyor. Ekstrüzyon işlemi pürüzsüz ve ürünün yüzeyi pürüzsüz.
Halojensiz alev geciktiricilerin eklenmesi, şu anda halojensiz alev geciktirici TPU hazırlamak için en yaygın kullanılan teknik yoldur. Genellikle, fosfor bazlı, azot bazlı, silikon bazlı, bor bazlı alev geciktiriciler birleştirilir 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 bir alev geciktirici dolgu miktarı gerekir. Ancak, eklenen alev geciktirici miktarı büyük olduğunda, alev geciktirici TPU alt tabakasında eşit olmayan bir şekilde dağılır ve alev geciktirici TPU'nun mekanik özellikleri ideal değildir, bu da hortumlar, filmler ve kablolar gibi alanlarda uygulamasını ve tanıtımını sınırlar.
BASF'nin patenti, melamin polifosfat ve fosfinik asit türevi fosfor içeren bir maddeyi TPU ile alev geciktirici olarak harmanlayan ve ağırlık ortalamalı moleküler ağırlığı 150kDa'dan büyük olan alev geciktirici bir TPU teknolojisini tanıtıyor. Yüksek çekme mukavemeti elde edilirken alev geciktirici performansının önemli ölçüde iyileştirildiği bulundu.
Malzemenin çekme dayanımını daha da artırmak için BASF'nin patenti, izosiyanatlar içeren çapraz bağlayıcı madde masterbatch'i hazırlama yöntemini tanıtıyor. UL94V-0 alev geciktirici gereksinimlerini karşılayan bir bileşime bu tür masterbatch'in %2'sini eklemek, V-0 alev geciktirici performansını korurken malzemenin çekme dayanımını 35MPa'dan 40MPa'ya çıkarabilir.
Alev geciktirici TPU'nun ısı yaşlanma direncini artırmak için patentLinghua Yeni Malzemeler Şirketiayrıca yüzey kaplamalı metal hidroksitlerin alev geciktirici olarak kullanılması yöntemini de tanıtmaktadır. Alev geciktirici TPU'nun hidroliz direncini iyileştirmek için,Linghua Yeni Malzemeler ŞirketiBaşka bir patent başvurusunda melamin alev geciktirici ilavesi temelinde metal karbonat ortaya konmuştur.
4. Otomotiv boya koruma filmi için TPU
Araba boya koruma filmi, montajdan sonra boya yüzeyini havadan izole eden, asit yağmurunu, oksidasyonu, çizilmeleri önleyen ve boya yüzeyi için 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 bulunur. TPU, ara polimer filmler hazırlamak için 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 disiklohekzil diizosiyanat (H12MDI) ve polikaprolakton diolden hazırlanan alifatik TPU'dur. Sıradan aromatik TPU, bir günlük UV ışınlamasından sonra gözle görülür şekilde sararırken, araç sarma filmi için kullanılan alifatik TPU, aynı koşullar altında önemli değişiklikler 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 sergileyebilirken, diğer yandan, polieter TPU'nun olağanüstü düşük sıkıştırma kalıcı deformasyon ve yüksek geri tepme performansını da gösterir, bu nedenle pazarda yaygın olarak kullanılır.
Pazar segmentasyonu sonrasında ürün maliyet etkinliğine yönelik farklı gereksinimler nedeniyle, yüzey kaplama teknolojisinin iyileştirilmesi ve yapıştırıcı formülü ayarlama yeteneğinin artırılmasıyla, 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 süreci 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, 2000 yılı kadar erken bir tarihte BASF, Covestro ve diğerleri PDI araştırmalarına çok fazla emek 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.
Şu anda, birden fazla TPU üreticisi, performansı geleneksel petrokimyasal bazlı TPU ile karşılaştırılabilir olan biyobazlı TPU'yu piyasaya sürdü. Bu biyobazlı TPU'lar arasındaki temel fark, genellikle %30 ila %40 arasında değişen ve bazıları daha yüksek seviyelere ulaşan biyobazlı içerik seviyesinde yatmaktadır. Geleneksel petrokimyasal bazlı TPU ile karşılaştırıldığında, biyobazlı TPU'nun karbon emisyonlarını azaltma, hammaddelerin sürdürülebilir rejenerasyonu, yeşil üretim ve kaynak koruma 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