La TPU es un elastómero termoplástico de poliuretano, que es un copolímero de bloque multifásico compuesto de diisocianatos, polioles y extensores de cadena. Como elastómero de alto rendimiento, TPU tiene una amplia gama de instrucciones de productos aguas abajo y se usa ampliamente en necesidades diarias, equipos deportivos, juguetes, materiales decorativos y otros campos, como materiales de zapatos, mangueras, cables, dispositivos médicos, etc.
En la actualidad, los principales fabricantes de materias primas de TPU incluyen BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua nuevos materiales, etcétera. Con el diseño y la expansión de la capacidad de las empresas nacionales, la industria de la TPU es actualmente altamente competitiva. Sin embargo, en el campo de aplicación de alta gama, todavía se basa en las importaciones, que también es un área en la que China necesita lograr avances. Hablemos sobre las perspectivas futuras del mercado de los productos TPU.
1. E-TPU de espuma supercrítica
En 2012, Adidas y BASF desarrollaron conjuntamente la marca Running Shoe EnergyBoost, que utiliza TPU espumada (nombre comercial Infinergy) como el material de la entresuela. Debido al uso de TPU de poliéter con una costa, una dureza de 80-85 como sustrato, en comparación con los medios de SEVA, las medianas de TPU a espumas aún pueden mantener una buena elasticidad y suavidad en entornos por debajo de 0 ℃, lo que mejora el uso de comodidad y se reconoce ampliamente en el mercado.
2. Material compuesto de TPU modificado reforzado con fibra
La TPU tiene una buena resistencia al impacto, pero en algunas aplicaciones, se requiere un alto módulo elástico y materiales muy duros. La modificación de refuerzo de fibra de vidrio es una técnica de uso común para aumentar el módulo elástico de los materiales. A través de la modificación, los materiales compuestos termoplásticos con muchas ventajas, como el modulo elástico alto, un buen aislamiento, una fuerte resistencia al calor, un buen rendimiento de recuperación elástica, una buena resistencia a la corrosión, resistencia al impacto, un bajo coeficiente de expansión y una estabilidad dimensional.
BASF ha introducido una tecnología para preparar una TPU reforzada con vidrio de fibra de vidrio de alto módulo usando fibras cortas de vidrio en su patente. Se sintetizó una TPU con una dureza en tierra de 83 mezclando politetrafluoroetilenglicol (Ptmeg, Mn = 1000), MDI y 1,4-butanodiol (BDO) con 1,3-propanodiol como materias primas. Esta TPU se agravó con fibra de vidrio en una relación de masa de 52:48 para obtener un material compuesto con un módulo elástico de 18.3 GPa y una resistencia a la tracción de 244 MPa.
Además de la fibra de vidrio, también hay informes de productos que utilizan TPU compuesto de fibra de carbono, como la placa compuesta de fibra de carbono Maezio de Covestro, que tiene un módulo elástico de hasta 100GPA y una densidad más baja que los metales.
3. TPU de retardante de halógeno libre de llamas
La TPU tiene alta resistencia, alta dureza, excelente resistencia al desgaste y otras propiedades, lo que lo convierte en un material de vaina muy adecuado para cables y cables. Pero en los campos de aplicación, como las estaciones de carga, se requiere un mayor retraso de la llama. Generalmente hay dos formas de mejorar el rendimiento de retardantes de la llama de la TPU. Uno es la modificación de retardantes de llama reactiva, que implica la introducción de materiales de retardantes de llama, como polioles o isocianatos que contienen fósforo, nitrógeno y otros elementos en la síntesis de TPU a través de la unión química; El segundo es la modificación de retardantes de la llama aditiva, que implica usar TPU como sustrato y agregar retardantes de llama para la mezcla de fusión.
La modificación reactiva puede cambiar la estructura de la TPU, pero cuando la cantidad de retardante de llama aditiva es grande, la resistencia de la TPU disminuye, el rendimiento del procesamiento se deteriora y agregar una pequeña cantidad no puede lograr el nivel de retardante de la llama requerido. Actualmente, no hay un producto de retardante de alta llama disponible comercialmente que realmente pueda cumplir con la aplicación de estaciones de carga.
El ex Bayer Materialscience (ahora Kostron) una vez introdujo un fósforo orgánico que contiene poliol (IHPO) basado en óxido de fosfina en una patente. La TPU Polyether sintetizada a partir de IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI y BDO exhibe excelentes propiedades de retraso de llama y propiedades mecánicas. El proceso de extrusión es suave y la superficie del producto es lisa.
Agregar retardantes de llama sin halógenos es actualmente la ruta técnica más utilizada para preparar la TPU retardante de llama sin halógeno. En general, los retardantes a base de nitrógeno a base de fósforo, a base de nitrógeno, basados en silicio, se agravan o se usan hidróxidos metálicos como retardantes de llama. Debido a la inflamabilidad inherente de la TPU, a menudo se requiere una cantidad de llenado de retardante de llama de más del 30% para formar una capa de retardante de llama estable durante la combustión. Sin embargo, cuando la cantidad de retardante de llama agregado es grande, el retardante de la llama se dispersa de manera desigual en el sustrato TPU, y las propiedades mecánicas de la TPU de retardante de la llama no son ideales, lo que también limita su aplicación y promoción en campos como mangueras, películas y cables.
La patente de BASF presenta una tecnología TPU-retardante de llama, que combina el polifosfato de melamina y un fósforo que contiene derivado del ácido fosfínico como retardantes de llama con TPU con un peso molecular promedio de peso mayor que 150kDA. Se descubrió que el rendimiento del retardante de la llama mejoró significativamente al alcanzar la alta resistencia a la tracción.
Para mejorar aún más la resistencia a la tracción del material, la patente de BASF introduce un método para preparar el agente de reticulación Masterbatch que contiene isocianatos. Agregar el 2% de este tipo de Masterbatch a una composición que cumple con los requisitos de retardante de llama UL94V-0 puede aumentar la resistencia a la tracción del material de 35MPa a 40MPa mientras se mantiene el rendimiento de retardante de la llama V-0.
Para mejorar la resistencia al envejecimiento del calor de la TPU-retardante de llama, la patente deLinghua New Material CompanyTambién introduce un método para usar hidróxidos de metal recubiertos de superficie como retardantes de la llama. Para mejorar la resistencia de la hidrólisis de la TPU-retardante de llama,Linghua New Material Companyintrodujo carbonato metálico sobre la base de agregar retardante de la llama de melamina en otra solicitud de patente.
4. TPU para película de protección de pintura automotriz
La película de protección de la pintura del automóvil es una película protectora que aísla la superficie de la pintura del aire después de la instalación, previene la lluvia ácida, la oxidación, los rasguños y proporciona protección de larga duración para la superficie de la pintura. Su función principal es proteger la superficie de la pintura del automóvil después de la instalación. La película de protección de la pintura generalmente consta de tres capas, con un recubrimiento de autocuración en la superficie, una película de polímero en el medio y un adhesivo sensible a la presión acrílica en la capa inferior. TPU es uno de los principales materiales para preparar películas de polímeros intermedios.
Los requisitos de rendimiento para la TPU utilizada en la película de protección de la pintura son los siguientes: resistencia a los rasguños, alta transparencia (transmitancia de luz> 95%), flexibilidad de baja temperatura, resistencia a la alta temperatura, resistencia a la tracción> 50MPA, alargamiento> 400%y costar un rango de dureza de 87-93; El rendimiento más importante es la resistencia a la intemperie, que incluye resistencia al envejecimiento UV, la degradación oxidativa térmica e hidrólisis.
Los productos maduros actualmente son TPU alifáticos preparados a partir de diisocianato de diciclohexilo (H12MDI) y diol de policaprolactona como materias primas. La TPU aromática ordinaria se vuelve visiblemente amarilla después de un día de irradiación UV, mientras que la TPU alifática utilizada para la película de envoltura de automóviles puede mantener su coeficiente de color amarillento sin cambios significativos en las mismas condiciones.
La TPU de poli (ε - caprolactona) tiene un rendimiento más equilibrado en comparación con la TPU de poliéter y poliéster. Por un lado, puede exhibir una excelente resistencia a la rotura de la TPU de poliéster ordinaria, mientras que, por otro lado, también demuestra una deformación permanente de baja compresión sobresaliente y un alto rendimiento de rebote de TPU de poliéter, lo que se usa ampliamente en el mercado.
Debido a los diferentes requisitos para la rentabilidad del producto después de la segmentación del mercado, con la mejora de la tecnología de recubrimiento de superficie y la capacidad de ajuste de la fórmula adhesiva, también existe la posibilidad de que se aplique la TPU alifática de poliéter H12MDI H12MDI para aplicar a las películas de protección de pintura en el futuro.
5. TPU con base biológica
El método común para preparar la TPU basada en biografía es introducir monómeros o intermedios biológicos durante el proceso de polimerización, como los isocianatos basados en bio (como MDI, PDI), polioles basados en bio, etc. Entre ellos, los isocianatos biobarcados son relativamente raros en el mercado, mientras que los polioles biobilados son más comunes.
En términos de isocianatos basados en bio, ya en 2000, BASF, Covestro y otros han invertido mucho esfuerzo en la investigación de PDI, y el primer lote de productos PDI se puso en el mercado en 2015-2016. Wanhua Chemical ha desarrollado productos TPU al 100% de BIO utilizando PDI basado en biografía hecha de maíz stover.
En términos de poliols a base de bio, incluye politetrafluoroetileno (PTMEG) a base de bio (PTMEG), 1,4-butanodiol a base de bio (BDO), poliols de poliéter a base de 1,3-propanodiol (PDO) a base de bio, etc.
En la actualidad, múltiples fabricantes de TPU han lanzado TPU con base en BIO, cuyo rendimiento es comparable a la TPU tradicional basada en petroquímica. La principal diferencia entre estas TPU basadas en biológicas radica en el nivel de contenido basado en bio, generalmente varía del 30% al 40%, y algunos incluso logran niveles más altos. En comparación con la TPU tradicional basada en la petroquímica, la TPU basada en la biológica tiene ventajas, como reducir las emisiones de carbono, la regeneración sostenible de las materias primas, la producción verde y la conservación de los recursos. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, yLinghua nuevos materialeshan lanzado sus marcas TPU basadas en BIO, y la reducción y sostenibilidad del carbono también son direcciones clave para el desarrollo de TPU en el futuro.
Tiempo de publicación: agosto-09-2024