الاتجاهات الرئيسية للتطوير المستقبلي لـ TPU

TPU عبارة عن مرنة من مادة البولي يوريثان بالحرارة ، وهو عبارة عن كوبوليمر متعدد الأجزاء يتكون من ديزوسيانيات ، بوليول ، وممتددات السلسلة. بصفته مرنًا عالي الأداء ، يحتوي TPU على مجموعة واسعة من اتجاهات المنتجات المصب ويستخدم على نطاق واسع في الضروريات اليومية والمعدات الرياضية والألعاب والمواد الزخرفية وغيرها من الحقول ، مثل مواد الأحذية ، والخراطيم ، والكابلات ، والأجهزة الطبية ، وما إلى ذلك.

في الوقت الحاضر ، تشمل شركات تصنيع المواد الخام الرئيسية TPU BASF ، Covestro ، Lubrizol ، Huntsman ، Wanhua Chemical ،Linghua مواد جديدة، وهلم جرا. من خلال تخطيط وتوسع السعة في المؤسسات المحلية ، فإن صناعة TPU تنافسية حاليًا. ومع ذلك ، في مجال التطبيق الراقي ، لا يزال يعتمد على الواردات ، وهو أيضًا مجال تحتاج الصين إلى تحقيق اختراقات فيه. دعنا نتحدث عن آفاق السوق المستقبلية لمنتجات TPU.

1.

في عام 2012 ، قامت Adidas و BASF بشكل مشترك بتطوير علامة Running Shoe EnergyBoost ، والتي تستخدم TPU الرغوية (الاسم التجاري) كمواد متوسطة. نظرًا لاستخدام Polyether TPU مع الشاطئ ، لا تزال صلابة 80-85 مثل الركيزة ، مقارنةً بوسطيات EVA ، لا يزال بإمكان Midsoles TPU الرغوي الحفاظ على المرونة الجيدة والنعومة في البيئات التي تقل عن 0 ℃ ، مما يحسن ارتداء الراحة ويتم التعرف عليه على نطاق واسع في السوق.
2. المواد المركبة المعدلة من الألياف المعززة

تتمتع TPU بمقاومة جيدة للتأثير ، ولكن في بعض التطبيقات ، يلزم وجود معامل مرنة عالية ومواد صلبة للغاية. تعديل تعزيز الألياف الزجاجية هو تقنية شائعة الاستخدام لزيادة المعامل المرن للمواد. من خلال التعديل ، يمكن الحصول على مواد مركبة بالحرارة مع العديد من المزايا مثل المعامل المرنة العالية ، والعزل الجيد ، ومقاومة الحرارة القوية ، وأداء الاسترداد المرن الجيد ، ومقاومة التآكل الجيدة ، ومقاومة التأثير ، ومعامل منخفض للتوسع ، والاستقرار الأبعاد.

قدمت BASF تقنية لإعداد TPU المقوى مع المعامل المعيارية باستخدام الألياف القصيرة الزجاجية في براءة الاختراع. تم تصنيع TPU مع صلابة الشاطئ D 83 عن طريق خلط polytetrafluoroethylene glycol (PTMEG ، MN = 1000) ، MDI ، و 1،4-butanediol (BDO) مع 1،3-propanediol كمواد خام. تم تفاقم هذا TPU مع الألياف الزجاجية في نسبة الكتلة 52:48 للحصول على مادة مركبة مع معامل مرنة من 18.3 GPA وقوة شد 244 ميجا باسكال.

بالإضافة إلى الألياف الزجاجية ، هناك أيضًا تقارير عن منتجات تستخدم TPU المركبة الألياف الكربونية ، مثل لوحة Maezio Maezio Carbon Carbose Composite من Covestro ، والتي تحتوي على معامل مرنة تصل إلى 100 جيجليمتر وكثافة أقل من المعادن.
3. مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين TPU

تتمتع TPU بقوة عالية ، ومتانة عالية ، ومقاومة ممتازة للارتداء وغيرها من الخصائص ، مما يجعلها مادة غمد مناسبة للغاية للأسلاك والكابلات. ولكن في حقول التطبيق مثل محطات الشحن ، يلزم تأخير اللهب العالي. هناك عمومًا طريقتان لتحسين أداء مثبطات اللهب لـ TPU. أحدهما هو تعديل مثبطات اللهب التفاعلي ، والذي يتضمن إدخال مواد مثبطات لهب مثل البوليول أو الإيزوسيانات التي تحتوي على الفوسفور والنيتروجين وعناصر أخرى في تخليق TPU من خلال الترابط الكيميائي ؛ والثاني هو تعديل مثبطات اللهب المضافة ، والذي يتضمن استخدام TPU كركيزة وإضافة مثبطات اللهب لخلط الذوبان.

يمكن أن يغير التعديل التفاعلي بنية TPU ، ولكن عندما تكون كمية مثبطات اللهب المضافة كبيرة ، تتناقص قوة TPU ، وتدهور أداء المعالجة ، وإضافة كمية صغيرة لا يمكن أن تحقق مستوى مثبط اللهب المطلوب. في الوقت الحالي ، لا يوجد منتج متخلف عالي اللهب متاح تجاريًا يمكنه حقًا تلبية تطبيق محطات الشحن.

قدمت Payer MaterialScience السابقة (الآن Kostron) الفوسفور العضوي الذي يحتوي على بوليول (IHPO) على أساس أكسيد الفوسفين في براءة اختراع. يعرض Polyether TPU المصنفة من IHPO ، PTMEG-1000 ، 4،4 '- MDI ، و BDO خواص لهب ممتازة وخصائص ميكانيكية. عملية البثق ناعمة ، وسطح المنتج سلس.

تعد إضافة مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين حاليًا الطريق الفني الأكثر استخدامًا لإعداد TPU المثبط الخالي من الهالوجين. بشكل عام ، يتم تركيز مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور ، والنيتروجين القائمة على السيليكون ، ومثبطات اللهب المعدنية أو تستخدم هيدروكسيدات المعادن كمثبطات اللهب. نظرًا للاشتعال المتأصل في TPU ، غالبًا ما يكون مطلوبًا في غالبًا ما يكون مبلغ ملء مثبطات اللهب أكثر من 30 ٪ لتشكيل طبقة مثبتة مستقرة للهب أثناء الاحتراق. ومع ذلك ، عندما تكون كمية مثبطات اللهب المضافة كبيرة ، يتم تشتت مثبطات اللهب بشكل غير متساو في الركيزة TPU ، والخصائص الميكانيكية ل TPU المتثاقل اللهب ليست مثالية ، مما يحد أيضًا من تطبيقه وترويجه في الحقول مثل الخلاصات والأفلام والبلابات.

تقدم براءة اختراع BASF تقنية TPU المتجهة إلى اللهب ، والتي تمزج بين مادة البوليفوسفات الميلامين والفوسفور التي تحتوي على مشتق من حمض الفوسفينيك كمثبطات اللهب مع TPU مع وزن متوسط ​​الوزن أكبر من 150 كيلو دالتون. وقد وجد أن أداء مثبطات اللهب قد تحسن بشكل كبير مع تحقيق قوة شد عالية.

لزيادة تعزيز قوة الشد للمادة ، تقدم براءة اختراع BASF طريقة لإعداد Masterbatch Agent Crosslining Agent التي تحتوي على isocyanates. إن إضافة 2 ٪ من هذا النوع من Masterbatch إلى تركيبة تلبي متطلبات مثبطات اللهب UL94V-0 يمكن أن تزيد من قوة الشد للمادة من 35 ميجا باسا إلى 40 ميجا باسا مع الحفاظ على أداء مثبطات اللهب V-0.

لتحسين مقاومة شيخوخة الحرارة من TPU محاكة اللهب ، براءة الاختراع منشركة Linghua New Materialsيقدم أيضًا طريقة لاستخدام هيدروكسيدات المعادن المغلفة بالسطح كمثبطات لهب. من أجل تحسين مقاومة التحلل المائي لـ TPU المحاكاة ،شركة Linghua New Materialsأدخلت كربونات معدنية على أساس إضافة مثبطات لهب الميلامين في تطبيق براءة اختراع آخر.

4. TPU لفيلم حماية الطلاء السيارات

فيلم حماية طلاء السيارات هو فيلم وقائي يعزل سطح الطلاء عن الهواء بعد التثبيت ، ويمنع المطر الحمضي ، والأكسدة ، والخدوش ، ويوفر حماية طويلة الأمد لسطح الطلاء. وظيفتها الرئيسية هي حماية سطح طلاء السيارة بعد التثبيت. يتكون فيلم حماية الطلاء عمومًا من ثلاث طبقات ، مع طلاء شفاء ذاتي على السطح ، وفيلم بوليمر في الوسط ، ومواد لاصقة حساسة للضغط الأكريليك على الطبقة السفلية. TPU هي واحدة من المواد الرئيسية لإعداد أفلام البوليمر الوسيطة.

متطلبات الأداء الخاصة بـ TPU المستخدمة في فيلم حماية الطلاء هي كما يلي: مقاومة الخدش ، والشفافية العالية (إرسال الضوء> 95 ٪) ، ومرونة منخفضة في درجة الحرارة ، ومقاومة درجة الحرارة العالية ، وقوة الشد> 50 ميجا باسا ، والاستطالة> 400 ٪ ، وشاطئ نطاق صلابة 87-93 ؛ الأداء الأكثر أهمية هو مقاومة الطقس ، والتي تشمل مقاومة شيخوخة الأشعة فوق البنفسجية ، والتدهور التأكسدي الحراري ، والتحلل المائي.

المنتجات الناضجة حاليًا هي TPU Aliphatic تم إعدادها من Dicyclohexyl diisocyanate (H12MDI) و diol polycaprolactone كمواد خام. يتحول TPU العطري العادي بشكل واضح بعد يوم واحد من تشعيع الأشعة فوق البنفسجية ، في حين أن TPU الأليفاتية المستخدمة في فيلم Wrap يمكن أن تحافظ على معامل الصفراء دون تغييرات كبيرة في نفس الظروف.
Poly (ε - caprolactone) TPU له أداء أكثر توازناً مقارنةً بالبوليثر والبوليستر TPU. من ناحية ، يمكن أن تظهر مقاومة ممتازة للدموع من TPU البوليستر العادي ، بينما من ناحية أخرى ، فإنه يوضح أيضًا تشوهًا دائم للضغط الدائم وأداء الارتداد العالي لـ Polyether TPU ، وبالتالي يتم استخدامه على نطاق واسع في السوق.

نظرًا للاختلاف المتطلبات لفعالية تكلفة المنتج بعد تجزئة السوق ، مع تحسين تقنية الطلاء السطحي وقدرة تعديل الصيغة اللاصقة ، هناك أيضًا فرصة للبوليستر أو البوليستر H12MDI Aliphatic TPU لتطبيقها لطلاء أفلام حماية في المستقبل.

5

تتمثل الطريقة الشائعة لإعداد TPU المستندة إلى الحيوية في تقديم المونومرات أو الوسطيات المستندة إلى الحيوية أثناء عملية البلمرة ، مثل الإيزوسيانات المستندة إلى الحيوي (مثل MDI ، PDI) ، البوليول المستندة إلى الحيوي ، وما إلى ذلك.

فيما يتعلق بالإيزوسيانات المستندة إلى الحيوي ، في وقت مبكر من عام 2000 ، استثمرت BASF و Covestro وآخرون الكثير من الجهد في أبحاث PDI ، وتم وضع الدفعة الأولى من منتجات PDI في السوق في 2015-2016. طورت Wanhua Chemical منتجات TPU المستندة إلى Bio 100 ٪ باستخدام PDI المستندة إلى الحيوية المصنوعة من Stover الذرة.

من حيث البوليول المستندة إلى الحيوي ، فإنه يشمل البوليتيتابلورو إيثيلين القائم على الحيوية (PTMEG) ، 1،4-butanediol (BDO) ، 1،3-بروبانيديول (PDO) ، بوليول البوليستر المستندة إلى الحيوي ، بوليولول بوليولول ، البوليول المستندة إلى الحيوي ، إلخ.

في الوقت الحاضر ، أطلقت العديد من الشركات المصنعة TPU TPU المستندة إلى Bio ، والتي يكون أدائها مماثل لـ TPU التقليدي البتروكيميائي. يكمن الفرق الرئيسي بين هذه TPUs المستندة إلى Bio في مستوى المحتوى الحيوي ، يتراوح عمومًا من 30 ٪ إلى 40 ٪ ، مع تحقيق بعض المستويات الأعلى. بالمقارنة مع TPU التقليدية للبتروكيماويات ، فإن TPU المستندة إلى الحيوية لديها مزايا مثل الحد من انبعاثات الكربون ، والتجديد المستدام للمواد الخام ، والإنتاج الأخضر ، والحفاظ على الموارد. BASF ، Covestro ، Lubrizol ، Wanhua Chemical ، وLinghua مواد جديدةأطلقت العلامات التجارية TPU المستندة إلى الحيوية ، كما أن الحد من الكربون واستدامتهما هي أيضًا اتجاهات رئيسية لتطوير TPU في المستقبل.