Arah utama untuk pengembangan TPU di masa depan

TPU adalah elastomer termoplastik poliuretan, yang merupakan kopolimer blok multiphase yang terdiri dari diisosianat, poliol, dan ekstender rantai. Sebagai elastomer berkinerja tinggi, TPU memiliki berbagai arah produk hilir dan banyak digunakan dalam kebutuhan sehari-hari, peralatan olahraga, mainan, bahan dekoratif, dan bidang lainnya, seperti bahan sepatu, selang, kabel, perangkat medis, dll.

Saat ini, produsen bahan baku TPU utama termasuk BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Bahan baru Linghua, dan sebagainya. Dengan tata letak dan perluasan kapasitas perusahaan domestik, industri TPU saat ini sangat kompetitif. Namun, di bidang aplikasi kelas atas, masih bergantung pada impor, yang juga merupakan area yang perlu dicapai China untuk mencapai terobosan. Mari kita bicara tentang prospek pasar masa depan produk TPU.

1. E-TPU berbusa superkritis

Pada 2012, Adidas dan BASF bersama -sama mengembangkan merek sepatu Running EnergyBoost, yang menggunakan TPU berbusa (Infinergy nama dagang) sebagai bahan midsole. Karena penggunaan polieter TPU dengan pantai kekerasan 80-85 sebagai substrat, dibandingkan dengan midsole EVA, midsole TPU berbusa masih dapat mempertahankan elastisitas dan kelembutan yang baik di lingkungan di bawah 0 ℃, yang meningkatkan kenyamanan dan dikenali secara luas di pasar.
2. Bahan komposit TPU yang dimodifikasi serat diperkuat

TPU memiliki resistensi dampak yang baik, tetapi dalam beberapa aplikasi, modulus elastis tinggi dan bahan yang sangat keras diperlukan. Modifikasi penguatan serat kaca adalah teknik yang umum digunakan untuk meningkatkan modulus elastis bahan. Melalui modifikasi, bahan komposit termoplastik dengan banyak keunggulan seperti modulus elastis tinggi, isolasi yang baik, ketahanan panas yang kuat, kinerja pemulihan elastis yang baik, ketahanan korosi yang baik, resistansi dampak, koefisien ekspansi yang rendah, dan stabilitas dimensi dapat diperoleh.

BASF telah memperkenalkan teknologi untuk menyiapkan TPU yang diperkuat fiberus modulus tinggi menggunakan serat pendek kaca dalam patennya. TPU dengan kekerasan pantai 83 disintesis dengan mencampur Polytetrafluoroethylene glycol (ptmeg, Mn = 1000), MDI, dan 1,4-butanediol (BDO) dengan 1,3-propanediol sebagai bahan baku. TPU ini diperparah dengan serat kaca dalam rasio massa 52:48 untuk mendapatkan bahan gabungan dengan modulus elastis 18,3 GPa dan kekuatan tarik 244 MPa.

Selain serat kaca, ada juga laporan produk menggunakan TPU komposit serat karbon, seperti papan komposit serat karbon/TPU Maezio Covestro, yang memiliki modulus elastis hingga 100gpa dan kepadatan yang lebih rendah daripada logam.
3. TPU Retardant Api Bebas Halogen

TPU memiliki kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, ketahanan aus yang sangat baik dan sifat lainnya, menjadikannya bahan selubung yang sangat cocok untuk kabel dan kabel. Tetapi dalam bidang aplikasi seperti stasiun pengisian daya, diperlukan keterbelakangan api yang lebih tinggi. Umumnya ada dua cara untuk meningkatkan kinerja TPU penghambat api. Salah satunya adalah modifikasi tahan api reaktif, yang melibatkan memperkenalkan bahan tahan api seperti poliol atau isosianat yang mengandung fosfor, nitrogen, dan elemen lain ke dalam sintesis TPU melalui ikatan kimia; Yang kedua adalah modifikasi tahan api aditif, yang melibatkan penggunaan TPU sebagai substrat dan menambahkan penghambat api untuk pencampuran leleh.

Modifikasi reaktif dapat mengubah struktur TPU, tetapi ketika jumlah retardan nyala aditif besar, kekuatan TPU berkurang, kinerja pemrosesan memburuk, dan menambahkan sejumlah kecil tidak dapat mencapai level tahan api yang diperlukan. Saat ini, tidak ada produk penghambat api tinggi yang tersedia secara komersial yang benar -benar dapat memenuhi aplikasi stasiun pengisian daya.

Mantan Bayer MaterialScience (sekarang Kostron) pernah memperkenalkan fosfor organik yang mengandung poliol (IHPO) berdasarkan fosfin oksida dalam paten. Polyether TPU disintesis dari IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI, dan BDO menunjukkan keterbelakangan api yang sangat baik dan sifat mekanik. Proses ekstrusi halus, dan permukaan produknya halus.

Menambahkan penghambat api bebas halogen saat ini merupakan rute teknis yang paling umum digunakan untuk menyiapkan TPU tahan api bebas halogen. Secara umum, fosfor berbasis, berbasis nitrogen, berbasis silikon, retardan api berbasis boron ditambah atau logam hidroksida digunakan sebagai penghambat api. Karena kelembaban TPU yang melekat, jumlah pengisian penghambat api lebih dari 30% sering diperlukan untuk membentuk lapisan penghambat api yang stabil selama pembakaran. Namun, ketika jumlah retardant api yang ditambahkan besar, retardant nyala tidak merata di substrat TPU, dan sifat mekanik TPU retardant api tidak ideal, yang juga membatasi penerapan dan promosi di bidang seperti selang, film, dan kabel.

Paten BASF memperkenalkan teknologi TPU yang tahan api, yang memadukan melamin polifosfat dan fosfor yang mengandung turunan asam fosfinat sebagai penghambat api dengan TPU dengan berat molekul rata-rata berat lebih besar dari 150kDa. Ditemukan bahwa kinerja penghambat api secara signifikan meningkat sambil mencapai kekuatan tarik tinggi.

Untuk lebih meningkatkan kekuatan tarik material, paten BASF memperkenalkan metode untuk menyiapkan agen pengikat silang MasterBatch yang mengandung isocyanate. Menambahkan 2% dari jenis masterbatch ini ke komposisi yang memenuhi persyaratan penghambat api UL94V-0 dapat meningkatkan kekuatan tarik material dari 35MPA menjadi 40MPA sambil mempertahankan kinerja penghambat api V-0.

Untuk meningkatkan resistensi penuaan panas dari TPU tahan api, patenPerusahaan Bahan Baru LinghuaJuga memperkenalkan metode menggunakan hidroksida logam berlapis permukaan sebagai penghambat api. Untuk meningkatkan resistensi hidrolisis TPU tahan api,Perusahaan Bahan Baru LinghuaDiperkenalkan logam karbonat berdasarkan penambahan retardant nyala melamin dalam aplikasi paten lain.

4. TPU untuk film perlindungan cat otomotif

Film Perlindungan Cat Mobil adalah film pelindung yang mengisolasi permukaan cat dari udara setelah pemasangan, mencegah hujan asam, oksidasi, goresan, dan memberikan perlindungan jangka panjang untuk permukaan cat. Fungsi utamanya adalah melindungi permukaan cat mobil setelah pemasangan. Film perlindungan cat umumnya terdiri dari tiga lapisan, dengan lapisan penyembuhan diri di permukaan, film polimer di tengah, dan perekat sensitif tekanan akrilik di lapisan bawah. TPU adalah salah satu bahan utama untuk menyiapkan film polimer menengah.

Persyaratan kinerja untuk TPU yang digunakan dalam film perlindungan cat adalah sebagai berikut: resistensi goresan, transparansi tinggi (transmisi cahaya> 95%), fleksibilitas suhu rendah, resistensi suhu tinggi, kekuatan tarik> 50mpa, perpanjangan> 400%, dan menopang kisaran kekerasan 87-93; Kinerja yang paling penting adalah resistensi cuaca, yang mencakup resistensi terhadap penuaan UV, degradasi oksidatif termal, dan hidrolisis.

Produk yang saat ini matang adalah TPU alifatik yang dibuat dari dicyclohexyl diisocyanate (H12MDI) dan polycaprolactone diol sebagai bahan baku. TPU aromatik biasa tampak berwarna kuning setelah satu hari iradiasi UV, sementara TPU alifatik yang digunakan untuk film bungkus mobil dapat mempertahankan koefisiennya yang menguning tanpa perubahan yang signifikan dalam kondisi yang sama.
TPU poli (ε - caprolactone) memiliki kinerja yang lebih seimbang dibandingkan dengan polieter dan poliester TPU. Di satu sisi, ini dapat menunjukkan ketahanan air mata yang sangat baik dari TPU poliester biasa, sementara di sisi lain, ini juga menunjukkan deformasi permanen kompresi rendah yang luar biasa dan kinerja rebound tinggi polieter TPU, sehingga banyak digunakan di pasar.

Karena persyaratan yang berbeda untuk efektivitas biaya produk setelah segmentasi pasar, dengan peningkatan teknologi pelapisan permukaan dan kemampuan penyesuaian formula perekat, ada juga peluang untuk polieter atau poliester H12MDI alifatik TPU yang akan diterapkan pada film perlindungan cat di masa depan.

5. TPU Biobased

Metode umum untuk menyiapkan TPU berbasis bio adalah untuk memperkenalkan monomer atau perantara berbasis bio selama proses polimerisasi, seperti isocyanate berbasis bio (seperti MDI, PDI), poliol berbasis bio, dll. Di antara mereka, isocyanate biobased relatif jarang di pasar, sedangkan poliol berbasis biobas lebih banyak.

Dalam hal isosianat berbasis bio, pada awal tahun 2000, BASF, Covestro, dan yang lainnya telah menginvestasikan banyak upaya dalam penelitian PDI, dan batch pertama produk PDI dimasukkan ke pasar pada 2015-2016. Wanhua Chemical telah mengembangkan 100% produk TPU berbasis bio menggunakan PDI berbasis bio yang terbuat dari stover jagung.

Dalam hal poliol berbasis bio, itu termasuk polytetrafluoroethylene (pTMEG) berbasis bio, bio-buatan 1,4-butanediol (BDO), bio-berbasis 1,3-propanediol (PDO), poliol poliester berbasis bio, poliol berbasis bio berbasis bio, polieter, dll.

Saat ini, beberapa produsen TPU telah meluncurkan TPU berbasis bio, yang kinerjanya sebanding dengan TPU berbasis petrokimia tradisional. Perbedaan utama antara TPU berbasis bio ini terletak pada tingkat konten berbasis bio, umumnya berkisar antara 30% hingga 40%, dengan beberapa bahkan mencapai tingkat yang lebih tinggi. Dibandingkan dengan TPU berbasis petrokimia tradisional, TPU berbasis bio memiliki keunggulan seperti mengurangi emisi karbon, regenerasi berkelanjutan bahan baku, produksi hijau, dan konservasi sumber daya. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, danBahan baru Linghuatelah meluncurkan merek TPU berbasis bio mereka, dan pengurangan karbon dan keberlanjutan juga merupakan arah utama untuk pengembangan TPU di masa depan.