ТПУ представляет собой полиуретановый термопластичный эластомер, который представляет собой многофазный блок-сополимер, состоящий из диизоцианатов, полиолов и удлинителей цепи. Как высокоэффективный эластомер, ТПУ имеет широкий спектр направлений последующей продукции и широко используется в предметах первой необходимости, спортивном инвентаре, игрушках, декоративных материалах и других областях, таких как обувные материалы, шланги, кабели, медицинские приборы и т. д.
В настоящее время основными производителями сырья для ТПУ являются BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Новые материалы Линхуа, и так далее. Благодаря размещению и расширению мощностей отечественных предприятий отрасль ТПУ в настоящее время является высококонкурентной. Однако в области высокотехнологичных приложений он по-прежнему зависит от импорта, и в этой области Китаю также необходимо добиться прорыва. Давайте поговорим о будущих рыночных перспективах продукции ТПУ.
1. Э-ТПУ сверхкритического вспенивания.
В 2012 году Adidas и BASF совместно разработали бренд кроссовок EnergyBoost, в котором в качестве материала межподошвы используется вспененный ТПУ (торговая марка infinergy). Благодаря использованию в качестве подложки полиэфирного ТПУ с твердостью по Шору А 80-85, по сравнению с межподошвами из ЭВА, межподошвы из вспененного ТПУ по-прежнему могут сохранять хорошую эластичность и мягкость в средах ниже 0 ℃, что повышает комфорт при ношении и широко признано в рынок.
2. Модифицированный композитный материал ТПУ, армированный волокном.
ТПУ обладает хорошей ударопрочностью, но в некоторых случаях требуются высокий модуль упругости и очень твердые материалы. Модификация армирования стекловолокном — широко используемый метод повышения модуля упругости материалов. Путем модификации можно получить термопластичные композиционные материалы со многими преимуществами, такими как высокий модуль упругости, хорошая изоляция, высокая термостойкость, хорошие характеристики упругого восстановления, хорошая коррозионная стойкость, ударопрочность, низкий коэффициент расширения и стабильность размеров.
Компания BASF в своем патенте представила технологию изготовления высокомодульного ТПУ, армированного стекловолокном, с использованием коротких стеклянных волокон. ТПУ с твердостью по Шору D 83 был синтезирован путем смешивания политетрафторэтиленгликоля (ПТМЭГ, Mn=1000), МДИ и 1,4-бутандиола (БДО) с 1,3-пропандиолом в качестве сырья. Этот ТПУ был смешан со стекловолокном в массовом соотношении 52:48 для получения композиционного материала с модулем упругости 18,3 ГПа и пределом прочности 244 МПа.
Помимо стекловолокна, есть также сообщения о продуктах, в которых используется композитный ТПУ из углеродного волокна, например, композитная плита из углеродного волокна/ТПУ Covestro Maezio, которая имеет модуль упругости до 100 ГПа и меньшую плотность, чем металлы.
3. Безгалогенный огнестойкий ТПУ.
ТПУ обладает высокой прочностью, высокой ударной вязкостью, отличной износостойкостью и другими свойствами, что делает его очень подходящим материалом для оболочки проводов и кабелей. Но в таких областях применения, как зарядные станции, требуется более высокая огнестойкость. Обычно есть два способа улучшить огнезащитные характеристики ТПУ. Одним из них является реактивная огнезащитная модификация, которая включает введение огнестойких материалов, таких как полиолы или изоцианаты, содержащие фосфор, азот и другие элементы, в синтез ТПУ посредством химического связывания; Вторая — аддитивная модификация антипирена, которая предполагает использование ТПУ в качестве подложки и добавление антипиренов для смешивания расплава.
Реактивная модификация может изменить структуру ТПУ, но когда количество добавки антипирена велико, прочность ТПУ снижается, производительность обработки ухудшается, а добавление небольшого количества не может достичь необходимого уровня антипирена. В настоящее время не существует коммерчески доступного продукта с высокой огнестойкостью, который действительно мог бы соответствовать требованиям применения на зарядных станциях.
Бывшая компания Bayer MaterialScience (ныне Kostron) однажды представила в патенте органический фосфорсодержащий полиол (IHPO) на основе оксида фосфина. Полиэфирный ТПУ, синтезированный из ИГПО, ПТМЭГ-1000, 4,4'-МДИ и БДО, обладает превосходными огнестойкими и механическими свойствами. Процесс экструзии гладкий, а поверхность изделия гладкая.
Добавление безгалогенных антипиренов в настоящее время является наиболее часто используемым техническим способом получения безгалогенного антипирена ТПУ. Обычно в качестве антипиренов используют огнезащитные составы на основе фосфора, азота, кремния, бора или гидроксиды металлов. Из-за присущей ТПУ воспламеняемости для формирования стабильного огнезащитного слоя во время горения часто требуется содержание огнезащитного материала более 30%. Однако, когда количество добавляемого антипирена велико, антипирен неравномерно распределяется в подложке ТПУ, а механические свойства антипирена ТПУ не идеальны, что также ограничивает его применение и продвижение в таких областях, как производство шлангов, пленок. и кабели.
Патент BASF представляет огнестойкую технологию ТПУ, которая смешивает полифосфат меламина и фосфорсодержащее производное фосфиновой кислоты в качестве антипиренов с ТПУ со средневесовой молекулярной массой более 150 кДа. Было обнаружено, что огнезащитные характеристики значительно улучшились при достижении высокой прочности на разрыв.
Для дальнейшего повышения прочности материала на разрыв в патенте BASF представлен метод приготовления маточной смеси сшивающего агента, содержащей изоцианаты. Добавление 2% этого типа маточной смеси к композиции, соответствующей требованиям к огнестойкости UL94V-0, может увеличить прочность материала на разрыв с 35 МПа до 40 МПа, сохраняя при этом огнезащитные характеристики V-0.
Для улучшения устойчивости огнестойкого ТПУ к тепловому старению был разработан патентКомпания новых материалов Линхуатакже представляет метод использования гидроксидов металлов с поверхностным покрытием в качестве антипиренов. Чтобы улучшить стойкость к гидролизу огнестойкого ТПУ,Компания новых материалов Линхуапредставили карбонат металла на основе добавления антипирена на основе меламина в другой патентной заявке.
4. ТПУ для защиты автомобильной краски.
Защитная пленка для автомобильной краски – это защитная пленка, которая изолирует поверхность лакокрасочного покрытия от воздуха после установки, предотвращает кислотные дожди, окисление, царапины и обеспечивает длительную защиту лакокрасочного покрытия. Его основная функция – защита лакокрасочного покрытия автомобиля после установки. Защитная пленка для краски обычно состоит из трех слоев: самовосстанавливающегося покрытия на поверхности, полимерной пленки посередине и акрилового самоклеящегося клея на нижнем слое. ТПУ является одним из основных материалов для изготовления промежуточных полимерных пленок.
Требования к характеристикам ТПУ, используемого в защитной пленке для краски, следующие: устойчивость к царапинам, высокая прозрачность (коэффициент пропускания света> 95%), гибкость при низких температурах, стойкость к высоким температурам, прочность на разрыв> 50 МПа, удлинение> 400% и показатель по Шору А. диапазон твердости 87-93; Наиболее важными характеристиками является устойчивость к атмосферным воздействиям, которая включает устойчивость к УФ-старению, термоокислительной деградации и гидролизу.
В настоящее время готовыми продуктами являются алифатические ТПУ, полученные из дициклогексилдиизоцианата (H12MDI) и поликапролактондиола в качестве сырья. Обычный ароматический ТПУ заметно желтеет после одного дня УФ-облучения, тогда как алифатический ТПУ, используемый для автомобильной пленки, может сохранять свой коэффициент пожелтения без существенных изменений в тех же условиях.
Поли(ε-капролактон) ТПУ имеет более сбалансированные характеристики по сравнению с полиэфирным и полиэфирным ТПУ. С одной стороны, он может демонстрировать превосходное сопротивление разрыву, как у обычного полиэфирного ТПУ, а с другой стороны, он также демонстрирует выдающуюся низкую остаточную деформацию при сжатии и высокие характеристики отскока, как у полиэфирного ТПУ, благодаря чему он широко используется на рынке.
Из-за различных требований к экономической эффективности продукции после сегментации рынка, а также совершенствования технологии поверхностного покрытия и возможности корректировки формулы клея, также есть шанс, что в будущем полиэфирный или обычный полиэфирный алифатический ТПУ H12MDI будет применяться для защитных пленок для краски.
5. ТПУ на биологической основе
Обычный метод получения ТПУ на биологической основе заключается во введении в процесс полимеризации мономеров или промежуточных продуктов биологического происхождения, таких как изоцианаты биологического происхождения (такие как MDI, PDI), полиолы биологического происхождения и т. д. Среди них изоцианаты биологического происхождения встречаются относительно редко. рынке, в то время как полиолы биологического происхождения более распространены.
Что касается изоцианатов биологического происхождения, то еще в 2000 году BASF, Covestro и другие вложили много усилий в исследования PDI, и первая партия продуктов PDI была выпущена на рынок в 2015-2016 годах. Компания Wanhua Chemical разработала продукты ТПУ, полностью изготовленные на биологической основе, с использованием PDI на биологической основе, полученного из кукурузной соломы.
Что касается полиолов биологического происхождения, к ним относятся политетрафторэтилен биологического происхождения (ПТМЭГ), 1,4-бутандиол биологического происхождения (БДО), 1,3-пропандиол биологического происхождения (ПДО), полиэфирные полиолы биологического происхождения, полиэфирполиолы биологического происхождения и т. д.
В настоящее время несколько производителей ТПУ выпустили ТПУ на биологической основе, характеристики которого сопоставимы с традиционными ТПУ на нефтехимической основе. Основное различие между этими ТПУ на биологической основе заключается в уровне биологического содержания, обычно варьирующемся от 30% до 40%, а некоторые даже достигают более высоких уровней. По сравнению с традиционным ТПУ на основе нефтехимии, ТПУ на биологической основе имеет такие преимущества, как сокращение выбросов углекислого газа, устойчивая регенерация сырья, экологически чистое производство и сохранение ресурсов. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical иНовые материалы Линхуазапустили свои бренды ТПУ на биологической основе, а сокращение выбросов углекислого газа и устойчивое развитие также являются ключевыми направлениями развития ТПУ в будущем.
Время публикации: 09 августа 2024 г.