La TPU è un elastomero termoplastico in poliuretano, che è un copolimero a blocchi multifase composto da diisocianesi, polioli ed estensori a catena. Come elastomero ad alte prestazioni, la TPU ha una vasta gamma di direzioni di prodotti a valle ed è ampiamente utilizzato nelle necessità quotidiane, attrezzature sportive, giocattoli, materiali decorativi e altri campi, come materiali per scarpe, tubi, cavi, dispositivi medici, ecc.
Al momento, i principali produttori di materie prime TPU includono BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua nuovi materialie così via. Con il layout e l'espansione della capacità delle imprese domestiche, l'industria della TPU è attualmente altamente competitiva. Tuttavia, nel campo dell'applicazione di fascia alta, si basa ancora sulle importazioni, che è anche un'area in cui la Cina ha bisogno per raggiungere le scoperte. Parliamo delle prospettive future di mercato dei prodotti TPU.
1. E-TPU supercritico schiumogeni
Nel 2012, Adidas e BASF hanno sviluppato congiuntamente il marchio di scarpe da corsa EnergyBoost, che utilizza TPU schiumato (nome commerciale Infinergy) come materiale per intersuola. A causa dell'uso di Polyether TPU con una riva una durezza di 80-85 come substrato, rispetto all'intersuola EVA, le intersienze TPU schiumate possono ancora mantenere una buona elasticità e morbidezza in ambienti inferiori a 0 ℃, il che migliora il comfort e è ampiamente riconosciuto sul mercato.
2. Materiale composito TPU modificato rinforzato in fibra
La TPU ha una buona resistenza all'impatto, ma in alcune applicazioni sono necessari un elevato modulo elastico e materiali molto duri. La modifica del rinforzo in fibra di vetro è una tecnica comunemente usata per aumentare il modulo elastico dei materiali. Attraverso la modifica, i materiali compositi termoplastici con molti vantaggi come il modulo elastico elevato, un buon isolamento, una forte resistenza al calore, una buona prestazione di recupero elastico, una buona resistenza alla corrosione, una resistenza all'impatto, un basso coefficiente di espansione e una stabilità dimensionale.
BASF ha introdotto una tecnologia per la preparazione di TPU rinforzata in fibra di vetro di modulo ad alto modulo utilizzando fibre corte di vetro nel suo brevetto. Una TPU con una durezza D di 83 è stata sintetizzata mescolando il politetrafluoroetilene glicole (PTMEG, MN = 1000), MDI e 1,4-butandiolo (BDO) con 1,3-propandiolo come materie prime. Questo TPU era aggravato con fibra di vetro in un rapporto di massa di 52:48 per ottenere un materiale composito con un modulo elastico di 18,3 GPa e una resistenza alla trazione di 244 MPa.
Oltre alla fibra di vetro, ci sono anche segnalazioni di prodotti che utilizzano TPU compositi in fibra di carbonio, come la scheda composita in fibra di carbonio Maezio/TPU di Covestro, che ha un modulo elastico fino a 100 GPA e una densità inferiore rispetto ai metalli.
3. TPU ritardante senza fiamma senza alogeni
La TPU ha un'alta resistenza, un'elevata tesi, un'eccellente resistenza all'usura e altre proprietà, rendendolo un materiale di guaina molto adatto per fili e cavi. Ma nei campi di applicazione come le stazioni di ricarica, è richiesta una maggiore ritardo della fiamma. Esistono generalmente due modi per migliorare le prestazioni ritardanti della TPU. Uno è una modifica reattiva del ritardo della fiamma, che prevede l'introduzione di materiali ritardanti di fiamma come polioli o isocianati contenenti fosforo, azoto e altri elementi nella sintesi di TPU attraverso il legame chimico; Il secondo è la modifica del ritardo della fiamma additiva, che prevede l'uso di TPU come substrato e l'aggiunta di ritardanti di fiamma per la miscelazione del fuso.
La modifica reattiva può cambiare la struttura della TPU, ma quando la quantità di ritardante di fiamma additiva è grande, la forza della TPU diminuisce, le prestazioni di elaborazione si deteriora e l'aggiunta di una piccola quantità non può raggiungere il livello di ritardo della fiamma richiesto. Attualmente, non esiste un prodotto ritardante ad alta fiamma disponibile in commercio in grado di soddisfare veramente l'applicazione delle stazioni di ricarica.
L'ex Bayer MaterialScience (ora Kostron) una volta introdusse un fosforo organico contenente poliolo (IHPO) basato sull'ossido di fosfina in un brevetto. La TPU POLEETER sintetizzata da IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI e BDO presenta un'eccellente ritardo di fiamma e proprietà meccaniche. Il processo di estrusione è liscio e la superficie del prodotto è liscia.
L'aggiunta di ritardanti di fiamma senza alogeni è attualmente il percorso tecnico più comunemente usato per preparare la TPU ritardante di fiamma senza alogena. Generalmente, a base di fosforo, a base di azoto, a base di silicio a base di boro, i ritardanti di fiamma a base di boro sono composti o gli idrossidi metallici sono usati come ritardanti di fiamma. A causa della infiammabilità intrinseca della TPU, è spesso richiesto una quantità di riempimento ritardante di oltre il 30% per formare uno strato ritardante di fiamma stabile durante la combustione. Tuttavia, quando la quantità di ritardante di fiamma aggiunta è grande, il ritardante della fiamma è disperso in modo non uniforme nel substrato TPU e le proprietà meccaniche del TPU ritardato di fiamma non sono l'ideale, il che limita anche la sua applicazione e promozione in campi come tubi, film e cavi.
Il brevetto di BASF introduce una tecnologia TPU retardante fiamma, che fonde il polifosfato di melamina e un fosforo contenente derivata di acido fosfinico come ritardanti di fiamma con TPU con un peso molecolare medio peso maggiore di 150kDA. È stato scoperto che le prestazioni ritardanti di fiamma sono state significativamente migliorate, raggiungendo un'elevata resistenza alla trazione.
Per migliorare ulteriormente la resistenza alla trazione del materiale, il brevetto di BASF introduce un metodo per preparare l'agente di reticolazione MasterBatch contenente isocianati. L'aggiunta del 2% di questo tipo di MasterBatch a una composizione che soddisfa i requisiti ritardanti di fiamma UL94V-0 può aumentare la resistenza alla trazione del materiale da 35 MPA a 40 MPA mantenendo le prestazioni del ritardo della fiamma V-0.
Per migliorare la resistenza all'invecchiamento del calore della TPU retardante di fiamma, il brevetto diLinghua New Materials CompanyIntroduce anche un metodo di utilizzo di idrossidi metallici rivestiti in superficie come ritardanti di fiamma. Al fine di migliorare la resistenza all'idrolisi del TPU-retardante di fiamma,Linghua New Materials Companyha introdotto il carbonato metallico sulla base dell'aggiunta del ritardo della fiamma di melamina in un'altra applicazione di brevetto.
4. TPU per film di protezione da verniciatura automobilistica
Il film per la protezione della vernice per auto è un film protettivo che isola la superficie della vernice dall'aria dopo l'installazione, previene la pioggia acida, l'ossidazione, i graffi e fornisce una protezione duratura per la superficie della vernice. La sua funzione principale è proteggere la superficie della vernice dell'auto dopo l'installazione. Il film per la protezione da verniciatura è generalmente costituita da tre strati, con un rivestimento autorigenerante in superficie, un film polimerico nel mezzo e un adesivo assistenti alla pressione acrilica sullo strato inferiore. La TPU è uno dei materiali principali per la preparazione di film polimerici intermedi.
I requisiti di prestazione per la TPU utilizzati nel film per la protezione della vernice sono i seguenti: resistenza a graffi, alta trasparenza (trasmittanza della luce> 95%), flessibilità a bassa temperatura, resistenza ad alta temperatura, resistenza alla trazione> 50 MPA, allungamento> 400%e sposta una gamma di durezza di 87-93; Le prestazioni più importanti sono la resistenza alle intemperie, che include resistenza all'invecchiamento UV, alla degradazione ossidativa termica e all'idrolisi.
I prodotti attualmente maturi sono TPU alifatici preparati con diisocianato dicclohexil diisocianato (H12MDI) e di policarolattone come materie prime. La TPU aromatica ordinaria diventa visibilmente gialla dopo un giorno di irradiazione UV, mentre la TPU alifatica utilizzata per il film di avvolgimento per auto può mantenere il suo coefficiente di ingiallimento senza cambiamenti significativi nelle stesse condizioni.
La TPU Poly (ε - caprolattone) ha una prestazione più bilanciata rispetto al polietere e al poliestere TPU. Da un lato, può presentare un'eccellente resistenza a lacrime della normale TPU in poliestere, mentre dall'altro, dimostra anche un'eccezionale deformazione permanente a bassa compressione e elevate prestazioni di rimbalzo della TPU di polietere, quindi ampiamente utilizzati sul mercato.
A causa dei diversi requisiti per il rapporto costo-efficacia del prodotto dopo la segmentazione del mercato, con il miglioramento della tecnologia di rivestimento superficiale e della capacità di regolazione della formula adesiva, in futuro c'è anche la possibilità di applicare i film di protezione della vernice H12MDI Polyeter o il normale poliestere H12MDI.
5. TPU biobasato
Il metodo comune per preparare la TPU a base di bio è quello di introdurre monomeri o intermedi a base biologica durante il processo di polimerizzazione, come gli isocianati a base biologica (come MDI, PDI), polioli a base biologica, ecc. Tra questi, gli isocianati biobase sono relativamente rari nel mercato, mentre i polyli biobinati sono più comuni.
In termini di isocianati a base biologica, già nel 2000, BASF, Covestro e altri hanno investito molti sforzi nella ricerca PDI e il primo lotto di prodotti PDI è stato messo sul mercato nel 2015-2016. Wanhua Chemical ha sviluppato prodotti TPU a base biologica al 100% utilizzando PDI a base biologica realizzati con Stover di mais.
In termini di polioli a base biologica, include politetrafluoroetilene a base biologica (PTMEG), 1,4-butanodilo a base biologica (BDO), 1,3-propandiolo a base biologica (PDO), polioli in poliestere a base biologica, polielo a base di bioteri, ecc.
Al momento, più produttori di TPU hanno lanciato TPU a base biologica, le cui prestazioni sono paragonabili alla TPU tradizionale a base petrolchimica. La differenza principale tra questi TPU a base biologica risiede nel livello di contenuto a base biologica, generalmente varia dal 30% al 40%, con alcuni addirittura che raggiungono livelli più alti. Rispetto alla TPU tradizionale a base petrolchimica, la TPU a base biologica presenta vantaggi come la riduzione delle emissioni di carbonio, la rigenerazione sostenibile delle materie prime, la produzione verde e la conservazione delle risorse. BASF, COVESTRO, LUBRIZOL, Wanhua Chemical eLinghua nuovi materialihanno lanciato i loro marchi TPU a base biologica e la riduzione e la sostenibilità del carbonio sono anche direzioni chiave per lo sviluppo della TPU in futuro.
Tempo post: agosto-09-2024