TPU là một chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo polyurethane, là một copolyme khối đa pha bao gồm diisocyanates, polyol và các bộ mở rộng chuỗi. Là một chất đàn hồi hiệu suất cao, TPU có một loạt các hướng sản phẩm hạ nguồn và được sử dụng rộng rãi trong các nhu yếu phẩm hàng ngày, thiết bị thể thao, đồ chơi, vật liệu trang trí và các lĩnh vực khác, như vật liệu giày, ống, cáp, thiết bị y tế, v.v.
Hiện tại, các nhà sản xuất nguyên liệu thô của TPU bao gồm BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua Vật liệu mới, và như vậy. Với bố cục và mở rộng năng lực của các doanh nghiệp trong nước, ngành TPU hiện có tính cạnh tranh cao. Tuy nhiên, trong lĩnh vực ứng dụng cao cấp, nó vẫn dựa vào hàng nhập khẩu, đó cũng là lĩnh vực mà Trung Quốc cần để đạt được những bước đột phá. Hãy nói về triển vọng thị trường trong tương lai của các sản phẩm TPU.
1. E-TPU tạo bọt siêu tới hạn
Vào năm 2012, Adidas và BASF đã cùng phát triển thương hiệu giày Running Brand Energyboost, sử dụng TPU (tên thương mại Infinergy) tạo bọt làm vật liệu midsole. Do việc sử dụng Polyether TPU với độ cứng 80-85 làm chất nền, so với các trung bình EVA, các midoles TPU có thể duy trì độ co giãn và độ mềm tốt trong môi trường dưới 0, giúp cải thiện sự thoải mái và được công nhận rộng rãi trên thị trường.
2. Vật liệu tổng hợp TPU được gia cố bằng sợi
TPU có khả năng chống tác động tốt, nhưng trong một số ứng dụng, mô đun đàn hồi cao và vật liệu rất cứng được yêu cầu. Sửa đổi gia cố bằng sợi thủy tinh là một kỹ thuật thường được sử dụng để tăng mô đun đàn hồi của vật liệu. Thông qua sửa đổi, vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo với nhiều lợi thế như mô đun đàn hồi cao, cách nhiệt tốt, khả năng chống nhiệt mạnh, hiệu suất phục hồi đàn hồi tốt, khả năng chống ăn mòn tốt, khả năng chống va đập, hệ số giãn nở thấp và có thể đạt được độ ổn định kích thước.
BASF đã giới thiệu một công nghệ để chuẩn bị TPU gia cố sợi thủy tinh cao bằng cách sử dụng các sợi ngắn thủy tinh trong bằng sáng chế của nó. Một TPU với độ cứng của bờ 83 được tổng hợp bằng cách trộn polytetrafluoroetylen glycol (PTMEG, MN = 1000), MDI và 1,4-butanediol (BDO) với 1,3-propanediol là nguyên liệu thô. TPU này được kết hợp với sợi thủy tinh theo tỷ lệ khối lượng là 52:48 để có được vật liệu composite với mô đun đàn hồi là 18,3 GPa và cường độ kéo là 244 MPa.
Ngoài sợi thủy tinh, cũng có các báo cáo về các sản phẩm sử dụng TPU composite sợi carbon, chẳng hạn như bảng tổng hợp sợi carbon/TPU Maezio của Covestro, có mô đun đàn hồi lên tới 100GPa và mật độ thấp hơn kim loại.
3. TPU chống cháy halogen miễn phí
TPU có độ bền cao, độ bền cao, khả năng chống mài mòn tuyệt vời và các tính chất khác, làm cho nó trở thành một vật liệu vỏ bọc rất phù hợp cho dây và cáp. Nhưng trong các trường ứng dụng như các trạm sạc, cần phải trì hoãn ngọn lửa cao hơn. Nhìn chung, có hai cách để cải thiện hiệu suất chống cháy của TPU. Một là sửa đổi chất chống cháy ngọn lửa phản ứng, bao gồm việc giới thiệu các vật liệu chống cháy như polyol hoặc isocyanates có chứa phốt pho, nitơ và các yếu tố khác vào tổng hợp TPU thông qua liên kết hóa học; Thứ hai là sửa đổi chất chống cháy ngọn lửa phụ gia, liên quan đến việc sử dụng TPU làm chất nền và thêm chất làm chậm ngọn lửa để trộn tan.
Sửa đổi phản ứng có thể thay đổi cấu trúc của TPU, nhưng khi lượng chất làm chậm ngọn lửa phụ gia là lớn, cường độ của TPU giảm, hiệu suất xử lý giảm và thêm một lượng nhỏ không thể đạt được mức độ chậm phát triển cần thiết. Hiện tại, không có sản phẩm chống cháy cao có sẵn trên thị trường có thể thực sự đáp ứng ứng dụng của các trạm sạc.
Cựu nhân vật Bayer (nay là Kostron) đã từng giới thiệu một phốt pho hữu cơ có chứa polyol (IHPO) dựa trên oxit phosphine trong bằng sáng chế. TPU polyether được tổng hợp từ IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI và BDO thể hiện khả năng chống cháy và tính chất cơ học tuyệt vời. Quá trình đùn là mịn, và bề mặt của sản phẩm mịn màng.
Thêm chất chống cháy không có halogen hiện là con đường kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất để chuẩn bị TPU chất chống cháy không chứa halogen. Nói chung, dựa trên phốt pho, dựa trên nitơ, dựa trên silicon, chất làm chậm ngọn lửa dựa trên boron là gộp hoặc hydroxit kim loại được sử dụng làm chất chống cháy. Do tính dễ cháy vốn có của TPU, lượng chất chống cháy ngọn lửa là hơn 30% thường được yêu cầu để tạo thành một lớp chống cháy ổn định trong quá trình đốt cháy. Tuy nhiên, khi lượng chất chống cháy được thêm vào là lớn, chất chống cháy sẽ được phân tán không đồng đều trong chất nền TPU và các tính chất cơ học của chất chống cháy TPU là không lý tưởng, cũng giới hạn ứng dụng và quảng bá của nó trên các trường như ống, phim và cáp.
Bằng sáng chế của BASF giới thiệu một công nghệ TPU chống cháy, pha trộn melamine polyphosphate và phốt pho có chứa đạo hàm của axit phosphinic như chất chống cháy với TPU với trọng lượng trung bình trọng lượng lớn hơn 150kDa. Nó đã được tìm thấy rằng hiệu suất của chất chống cháy đã được cải thiện đáng kể trong khi đạt được độ bền kéo cao.
Để tăng cường hơn nữa độ bền kéo của vật liệu, bằng sáng chế của BASF giới thiệu một phương pháp để chuẩn bị các tác nhân liên kết ngang có chứa isocyanates. Thêm 2% loại masterbatch này vào một tác phẩm đáp ứng các yêu cầu chống cháy của UL94V-0 có thể làm tăng cường độ kéo của vật liệu từ 35MPa lên 40MPa trong khi vẫn duy trì hiệu suất chậm của ngọn lửa V-0.
Để cải thiện khả năng chống lão hóa nhiệt của TPU chống ngọn lửa, bằng sáng chế củaCông ty vật liệu mới LinghuaCũng giới thiệu một phương pháp sử dụng hydroxit kim loại phủ bề mặt làm chất chống cháy. Để cải thiện khả năng chống thủy phân của TPU chống cháy,Công ty vật liệu mới LinghuaĐược giới thiệu carbonate kim loại trên cơ sở thêm chất làm chậm ngọn lửa melamine trong một ứng dụng bằng sáng chế khác.
4. TPU cho phim bảo vệ sơn ô tô
Phim bảo vệ sơn xe là một màng bảo vệ cách ly bề mặt sơn từ không khí sau khi lắp đặt, ngăn ngừa mưa axit, oxy hóa, trầy xước và bảo vệ lâu dài cho bề mặt sơn. Chức năng chính của nó là bảo vệ bề mặt sơn xe sau khi lắp đặt. Phim bảo vệ sơn thường bao gồm ba lớp, với lớp phủ tự phục hồi trên bề mặt, màng polymer ở giữa và chất kết dính nhạy cảm với áp suất acrylic ở lớp dưới cùng. TPU là một trong những vật liệu chính để chuẩn bị màng polymer trung gian.
Các yêu cầu về hiệu suất đối với TPU được sử dụng trong màng bảo vệ sơn như sau: Kháng cào, độ trong suốt cao (độ truyền sáng> 95%), tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp, điện trở nhiệt độ cao, độ bền kéo> 50MPa, kéo dài> 400%và bờ biển phạm vi độ cứng là 87-93; Hiệu suất quan trọng nhất là kháng thời tiết, bao gồm khả năng chống lão hóa UV, suy thoái oxy hóa nhiệt và thủy phân.
Các sản phẩm hiện đang trưởng thành là TPU aliphatic được điều chế từ dicyclohexyl diisocyanate (H12MDI) và polycaprolactone diol làm nguyên liệu thô. TPU thơm thông thường có thể chuyển sang màu vàng sau một ngày chiếu xạ UV, trong khi TPU aliphatic được sử dụng cho màng bọc xe hơi có thể duy trì hệ số màu vàng mà không có thay đổi đáng kể trong cùng điều kiện.
Poly ( - caprolactone) TPU có hiệu suất cân bằng hơn so với Polyether và Polyester TPU. Một mặt, nó có thể thể hiện khả năng chống nước mắt tuyệt vời của Polyester TPU thông thường, trong khi mặt khác, nó cũng cho thấy biến dạng vĩnh viễn nén thấp và hiệu suất hồi phục cao của Polyether TPU, do đó được sử dụng rộng rãi trên thị trường.
Do các yêu cầu khác nhau về hiệu quả chi phí sản phẩm sau khi phân khúc thị trường, với sự cải thiện công nghệ lớp phủ bề mặt và khả năng điều chỉnh công thức kết dính, cũng có cơ hội cho Polyether hoặc Polyester H12MDI Aliphatic TPU được áp dụng để làm phim bảo vệ sơn trong tương lai.
5. Biobase TPU
Phương pháp phổ biến để chuẩn bị TPU dựa trên sinh học là giới thiệu các monome dựa trên sinh học hoặc chất trung gian trong quá trình trùng hợp, chẳng hạn như các isocyanates dựa trên sinh học (như MDI, PDI), polyol dựa trên sinh học, v.v.
Xét về các isocyanates dựa trên sinh học, đầu năm 2000, BASF, Covestro và những người khác đã đầu tư rất nhiều nỗ lực vào nghiên cứu PDI và lô sản phẩm PDI đầu tiên được đưa vào thị trường vào năm 2015-2016. Wanhua Chemical đã phát triển các sản phẩm TPU dựa trên sinh học 100% bằng cách sử dụng PDI dựa trên sinh học được làm từ stover ngô.
Về polyol dựa trên sinh học, nó bao gồm polytetrafluoroethylen dựa trên sinh học (PTMEG), 1,4-butanediol (BDO) dựa trên sinh học, BO), polyol dựa trên polyol dựa trên polyether, polyol dựa trên sinh học, polyol dựa trên sinh học, v.v.
Hiện tại, nhiều nhà sản xuất TPU đã ra mắt TPU dựa trên Bio, có hiệu suất tương đương với TPU dựa trên hóa dầu truyền thống. Sự khác biệt chính giữa các TPU dựa trên sinh học này nằm ở mức độ nội dung dựa trên sinh học, thường dao động từ 30% đến 40%, với một số thậm chí đạt được mức cao hơn. So với TPU dựa trên hóa dầu truyền thống, TPU dựa trên sinh học có những ưu điểm như giảm lượng khí thải carbon, tái tạo bền vững nguyên liệu thô, sản xuất xanh và bảo tồn tài nguyên. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Hóa chất vàLinghua Vật liệu mớiđã ra mắt các thương hiệu TPU dựa trên sinh học của họ, và việc giảm carbon và tính bền vững cũng là những hướng đi chính để phát triển TPU trong tương lai.
Thời gian đăng: Tháng 8-09-2024