U TPU hè un elastomeru termoplasticu di poliuretanu, chì hè un copolimeru à blocchi multifase cumpostu di diisocianati, polioli è estensori di catena. Cum'è elastomeru d'altu rendimentu, u TPU hà una vasta gamma di direzzioni di produttu à valle è hè largamente utilizatu in necessità quotidiane, attrezzature sportive, ghjoculi, materiali decorativi è altri campi, cum'è materiali per scarpe, tubi, cavi, dispositivi medichi, ecc.
Attualmente, i principali pruduttori di materie prime TPU includenu BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua New Materials, è cusì via. Cù a struttura è l'espansione di a capacità di l'imprese naziunali, l'industria di u TPU hè attualmente assai cumpetitiva. Tuttavia, in u campu di l'applicazioni di fascia alta, si basa sempre nantu à l'impurtazioni, chì hè ancu un duminiu in u quale a Cina hà bisognu di fà progressi. Parlemu di e prospettive di u mercatu futuru di i prudutti TPU.
1. E-TPU schiumogenu supercriticu
In u 2012, Adidas è BASF anu sviluppatu inseme a marca di scarpe da corsa EnergyBoost, chì usa TPU schiumatu (nome cummerciale infinergy) cum'è materiale di l'intersuola. Grazie à l'usu di polietere TPU cù una durezza Shore A di 80-85 cum'è sustratu, paragunatu à l'intersuole in EVA, l'intersuole in TPU schiumatu ponu ancu mantene una bona elasticità è morbidezza in ambienti sottu à 0 ℃, ciò chì migliora u cunfortu di vestibilità è hè largamente ricunnisciutu in u mercatu.
2. Materiale cumpostu TPU mudificatu rinforzatu cù fibre
U TPU hà una bona resistenza à l'impattu, ma in certe applicazioni, sò richiesti un modulu elasticu altu è materiali assai duri. A mudificazione di u rinforzu di a fibra di vetru hè una tecnica cumunemente aduprata per aumentà u modulu elasticu di i materiali. Attraversu a mudificazione, si ponu ottene materiali cumposti termoplastici cù parechji vantaghji cum'è un modulu elasticu altu, un bon isolamentu, una forte resistenza à u calore, una bona prestazione di ricuperazione elastica, una bona resistenza à a corrosione, a resistenza à l'impattu, un bassu coefficiente di espansione è a stabilità dimensionale.
BASF hà introduttu una tecnulugia per a preparazione di TPU rinforzatu cù fibra di vetru à altu modulu utilizendu fibre corte di vetru in u so brevettu. Un TPU cù una durezza Shore D di 83 hè statu sintetizatu mischjendu politetrafluoroetilenglicole (PTMEG, Mn = 1000), MDI è 1,4-butanediol (BDO) cù 1,3-propanediol cum'è materie prime. Stu TPU hè statu cumpostu cù fibra di vetru in un rapportu di massa di 52:48 per ottene un materiale cumpostu cù un modulu elasticu di 18,3 GPa è una resistenza à a trazione di 244 MPa.
In più di a fibra di vetru, ci sò ancu rapporti di prudutti chì utilizanu TPU cumpostu di fibra di carbone, cum'è u pannellu cumpostu di fibra di carbone/TPU Maezio di Covestro, chì hà un modulu elasticu finu à 100GPa è una densità più bassa chè i metalli.
3. TPU ignifugu senza alogeni
U TPU hà una alta resistenza, una alta tenacità, una eccellente resistenza à l'usura è altre proprietà, chì ne facenu un materiale di guaina assai adattatu per fili è cavi. Ma in campi d'applicazione cum'è e stazioni di ricarica, hè necessaria una maggiore resistenza à a fiamma. Ci sò generalmente dui modi per migliurà e prestazioni ignifughe di u TPU. Unu hè a mudificazione ignifuga reattiva, chì implica l'introduzione di materiali ignifughi cum'è polioli o isocianati chì cuntenenu fosforu, azotu è altri elementi in a sintesi di TPU per mezu di ligami chimichi; U secondu hè a mudificazione ignifuga additiva, chì implica l'usu di TPU cum'è substratu è l'aghjunta di ritardanti di fiamma per a miscelazione à fusione.
A mudificazione reattiva pò cambià a struttura di u TPU, ma quandu a quantità di ritardante di fiamma additivu hè grande, a forza di u TPU diminuisce, e prestazioni di trasfurmazione si deterioranu, è aghjunghjendu una piccula quantità ùn pò micca ottene u livellu di ritardante di fiamma necessariu. Attualmente, ùn ci hè micca un pruduttu altamente ritardante di fiamma dispunibule in u cummerciu chì pò veramente risponde à l'applicazione di e stazioni di carica.
L'antica Bayer MaterialScience (oghje Kostron) hà introduttu una volta un poliolu chì cuntene fosforu organicu (IHPO) basatu annantu à l'ossidu di fosfina in un brevettu. U polietere TPU sintetizatu da IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '-MDI è BDO presenta eccellenti proprietà ignifughe è meccaniche. U prucessu di estrusione hè lisciu, è a superficia di u pruduttu hè liscia.
L'aghjunta di ritardanti di fiamma senza alogeni hè attualmente a via tecnica più cumunamente aduprata per preparà TPU ritardanti di fiamma senza alogeni. In generale, i ritardanti di fiamma à base di fosforu, à base di azotu, à base di silicone, à base di boru sò cumposti o l'idrossidi metallichi sò aduprati cum'è ritardanti di fiamma. A causa di l'inflammabilità inerente di TPU, una quantità di riempimentu di ritardante di fiamma di più di 30% hè spessu necessaria per furmà un stratu ritardante di fiamma stabile durante a combustione. Tuttavia, quandu a quantità di ritardante di fiamma aghjunta hè grande, u ritardante di fiamma hè dispersu in modu irregulare in u sustratu TPU, è e proprietà meccaniche di u TPU ritardante di fiamma ùn sò micca ideali, ciò chì limita ancu a so applicazione è prumuzione in campi cum'è tubi, filmi è cavi.
U brevettu di BASF introduce una tecnulugia TPU ignifuga, chì mischia polifosfatu di melamina è un derivatu di l'acidu fosfinicu chì cuntene fosforu cum'è ritardanti di fiamma cù TPU cù un pesu moleculare mediu superiore à 150 kDa. Hè statu trovu chì a prestazione ignifuga hè stata significativamente migliurata pur ottenendu una alta resistenza à a trazione.
Per migliurà ulteriormente a resistenza à a trazione di u materiale, u brevettu di BASF introduce un metudu per preparà un masterbatch di agente reticolante chì cuntene isocianati. L'aghjunta di 2% di stu tipu di masterbatch à una cumpusizione chì risponde à i requisiti di ritardante di fiamma UL94V-0 pò aumentà a resistenza à a trazione di u materiale da 35MPa à 40MPa mantenendu e prestazioni di ritardante di fiamma V-0.
Per migliurà a resistenza à l'invecchiamentu termicu di u TPU ignifugu, u brevettu diCumpagnia di Novi Materiali Linghuaintroduce ancu un metudu per aduprà idrossidi metallichi rivestiti di superficia cum'è ritardanti di fiamma. Per migliurà a resistenza à l'idrolisi di u TPU ignifugu,Cumpagnia di Novi Materiali Linghuahà introduttu u carbonatu metallicu nantu à a basa di l'aghjuntu di ritardante di fiamma di melamina in un'altra dumanda di brevettu.
4. TPU per a pellicola di prutezzione di a pittura automobilistica
A pellicola di prutezzione di a pittura di l'auto hè una pellicola protettiva chì isola a superficia di a pittura da l'aria dopu l'installazione, impedisce a pioggia acida, l'ossidazione, i graffi è furnisce una prutezzione di longa durata per a superficia di a pittura. A so funzione principale hè di prutege a superficia di a pittura di l'auto dopu l'installazione. A pellicola di prutezzione di a pittura hè generalmente custituita da trè strati, cù un rivestimentu auto-riparatore nantu à a superficia, una pellicola polimerica in u mezu è un adesivo acrilicu sensibile à a pressione nantu à u stratu inferiore. U TPU hè unu di i principali materiali per a preparazione di pellicole polimeriche intermedie.
I requisiti di prestazione per u TPU utilizatu in u film di prutezzione di a pittura sò i seguenti: resistenza à i graffi, alta trasparenza (trasmittanza di a luce> 95%), flessibilità à bassa temperatura, resistenza à alta temperatura, resistenza à a trazione> 50 MPa, allungamentu> 400%, è gamma di durezza Shore A di 87-93; A prestazione più impurtante hè a resistenza à l'intemperie, chì include a resistenza à l'invecchiamentu UV, a degradazione ossidativa termica è l'idrolisi.
I prudutti attualmente maturi sò TPU alifatici preparati da diisocianato di dicicloesile (H12MDI) è policaprolattone diol cum'è materie prime. U TPU aromaticu ordinariu diventa visibilmente giallu dopu un ghjornu d'irradiazione UV, mentre chì u TPU alifaticu utilizatu per u film di involucro di vittura pò mantene u so coefficientu di ingiallimentu senza cambiamenti significativi in e stesse cundizioni.
U poli (ε-caprolattone) TPU hà una prestazione più equilibrata paragunata à u polietere è u poliestere TPU. Da una parte, pò mustrà una eccellente resistenza à u strappu di u TPU di poliestere ordinariu, mentre chì da l'altra parte, dimostra ancu una eccezziunale bassa compressione, deformazione permanente è alte prestazioni di rimbalzu di u polietere TPU, essendu cusì largamente utilizatu in u mercatu.
A causa di i sfarenti requisiti per l'efficacia di u costu di u produttu dopu a segmentazione di u mercatu, cù u miglioramentu di a tecnulugia di rivestimentu superficiale è a capacità di aghjustamentu di a formula adesiva, ci hè ancu una pussibilità chì u polietere o u TPU alifaticu di poliestere H12MDI ordinariu sia applicatu à i filmi di prutezzione di a pittura in u futuru.
5. TPU biobasatu
U metudu cumunu per a preparazione di TPU biobasatu hè di introduce monomeri o intermedi biobasati durante u prucessu di polimerizazione, cum'è isocianati biobasati (cum'è MDI, PDI), polioli biobasati, ecc. Frà elli, l'isocianati biobasati sò relativamente rari in u mercatu, mentre chì i polioli biobasati sò più cumuni.
In termini d'isocianati à basa biologica, digià in u 2000, BASF, Covestro è altri anu investitu assai sforzi in a ricerca PDI, è u primu batch di prudutti PDI hè statu messu in u mercatu in u 2015-2016. Wanhua Chemical hà sviluppatu prudutti TPU 100% à basa biologica utilizendu PDI à basa biologica fattu da paglia di granu.
In termini di polioli à basa biologica, include u politetrafluoroetilene à basa biologica (PTMEG), l'1,4-butanediol à basa biologica (BDO), l'1,3-propanediol à basa biologica (PDO), i polioli poliestere à basa biologica, i polioli polietere à basa biologica, ecc.
Attualmente, parechji pruduttori di TPU anu lanciatu TPU à basa biologica, chì e so prestazioni sò paragunabili à quelle di i TPU tradiziunali à basa petrochimica. A principale differenza trà sti TPU à basa biologica stà in u livellu di cuntenutu à basa biologica, chì generalmente varieghja da 30% à 40%, cù alcuni ancu chì righjunghjenu livelli più alti. In paragone cù i TPU tradiziunali à basa petrochimica, i TPU à basa biologica anu vantaghji cum'è a riduzione di l'emissioni di carbone, a rigenerazione sustenibile di e materie prime, a pruduzzione verde è a cunservazione di e risorse. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, èLinghua New Materialsanu lanciatu e so marche di TPU à basa biologica, è a riduzione di u carbone è a sustenibilità sò ancu direzzioni chjave per u sviluppu di TPU in u futuru.
Data di publicazione: 9 d'aostu 2024