TPU - диизоцианаттардан, полиолдардан және тізбекті ұзартқыштардан тұратын көпфазалы блоктық сополимер болып табылатын полиуретанды термопластикалық эластомер. Жоғары өнімді эластомер ретінде TPU өнімнің кең ауқымды бағыттарына ие және күнделікті қажеттіліктерде, спорттық жабдықтарда, ойыншықтарда, сәндік материалдарда және аяқ киім материалдары, шлангілер, кабельдер, медициналық құрылғылар және т.б. сияқты басқа салаларда кеңінен қолданылады.
Қазіргі уақытта ТПУ шикізатының негізгі өндірушілеріне BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical кіреді.Linghua Жаңа материалдары, және тағы басқалар. Отандық кәсіпорындардың орналасуы мен қуаттылығының кеңеюіне байланысты TPU өнеркәсібі қазіргі уақытта жоғары бәсекеге қабілетті. Дегенмен, жоғары деңгейлі қолдану саласында ол әлі де импортқа тәуелді, бұл Қытайдың да серпіліс жасауы қажет сала. TPU өнімдерінің болашақ нарықтық перспективалары туралы әңгімелесейік.
1. Аса сыни көбіктенетін E-TPU
2012 жылы Adidas және BASF бірлесіп аяқ киімнің ортаңғы табанының материалы ретінде көбікті TPU (infinergy сауда атауы) пайдаланатын EnergyBoost жүгіру аяқ киімі брендін жасап шығарды. EVA ортаңғы табандарымен салыстырғанда, негіз ретінде Shore A қаттылығы 80-85 болатын полиэфирлі TPU қолданылғандықтан, көбікті TPU ортаңғы табандары 0 ℃-тан төмен ортада жақсы серпімділік пен жұмсақтықты сақтай алады, бұл кию жайлылығын жақсартады және нарықта кеңінен танымал.
2. Талшықпен күшейтілген модификацияланған TPU композиттік материалы
TPU жақсы соққыға төзімділікке ие, бірақ кейбір қолданбаларда жоғары серпімділік модулі және өте қатты материалдар қажет. Шыны талшықты арматураны модификациялау - материалдардың серпімділік модулін арттыру үшін жиі қолданылатын әдіс. Модификациялау арқылы жоғары серпімділік модулі, жақсы оқшаулау, күшті ыстыққа төзімділік, жақсы серпімді қалпына келтіру өнімділігі, жақсы коррозияға төзімділік, соққыға төзімділік, төмен кеңею коэффициенті және өлшемдік тұрақтылық сияқты көптеген артықшылықтары бар термопластикалық композиттік материалдарды алуға болады.
BASF өзінің патентінде шыны қысқа талшықтарды пайдаланып, жоғары модульді шыны талшықпен күшейтілген TPU дайындау технологиясын енгізді. Shore D қаттылығы 83 болатын TPU политетрафторэтиленгликольді (PTMEG, Mn=1000), MDI және 1,4-бутандиолды (BDO) шикізат ретінде 1,3-пропандиолмен араластыру арқылы синтезделді. Бұл TPU 18,3 ГПа серпімділік модулі және 244 МПа созылу беріктігі бар композиттік материал алу үшін 52:48 массалық қатынасында шыны талшықпен қосылды.
Шыны талшықтан басқа, көміртекті талшықты композитті TPU қолданатын өнімдер туралы да есептер бар, мысалы, Covestro компаниясының серпімділік модулі 100 ГПа дейін және металдарға қарағанда тығыздығы төмен Maezio көміртекті талшық/TPU композиттік тақтасы.
3. Галогенсіз жалынға төзімді TPU
TPU жоғары беріктікке, жоғары беріктікке, тамаша тозуға төзімділікке және басқа да қасиеттерге ие, бұл оны сымдар мен кабельдер үшін өте қолайлы қабық материалына айналдырады. Бірақ зарядтау станциялары сияқты қолдану салаларында жоғары жалынға төзімділік қажет. TPU-ның жалынға төзімділік өнімділігін жақсартудың екі жолы бар. Біріншісі - реактивті жалынға төзімді модификация, ол химиялық байланыс арқылы TPU синтезіне фосфор, азот және басқа элементтері бар полиолдар немесе изоцианаттар сияқты жалынға төзімді материалдарды енгізуді қамтиды; Екіншісі - TPU-ны субстрат ретінде пайдалануды және балқыманы араластыру үшін жалынға төзімді заттарды қосуды қамтитын аддитивті жалынға төзімді модификация.
Реактивті модификация TPU құрылымын өзгерте алады, бірақ қоспалы жалынға төзімді заттың мөлшері көп болған кезде, TPU беріктігі төмендейді, өңдеу өнімділігі нашарлайды және аз мөлшерде қосу қажетті жалынға төзімділік деңгейіне жете алмайды. Қазіргі уақытта зарядтау станцияларының қолданылуына шынымен сәйкес келетін коммерциялық тұрғыдан қолжетімді жоғары жалынға төзімді өнім жоқ.
Бұрынғы Bayer MaterialScience (қазіргі Kostron) компаниясы патентте фосфин оксидіне негізделген полиол (IHPO) бар органикалық фосфорды енгізді. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI және BDO-дан синтезделген полиэфир TPU тамаша жалынға төзімділік пен механикалық қасиеттерге ие. Экструзия процесі тегіс, ал өнімнің беті тегіс.
Галогенсіз жалынға төзімді заттарды қосу қазіргі уақытта галогенсіз жалынға төзімді ТПУ дайындаудың ең көп қолданылатын техникалық жолы болып табылады. Әдетте, фосфор негізіндегі, азот негізіндегі, кремний негізіндегі, бор негізіндегі жалынға төзімді заттар қосылады немесе металл гидроксидтері жалынға төзімді заттар ретінде қолданылады. ТПУ-дың тұтанғыштығына байланысты, жану кезінде тұрақты жалынға төзімді қабат қалыптастыру үшін көбінесе 30%-дан астам жалынға төзімді толтырғыш қажет. Дегенмен, қосылған жалынға төзімді заттың мөлшері көп болған кезде, жалынға төзімді зат ТПУ негізіне біркелкі таралмайды және жалынға төзімді ТПУ-ның механикалық қасиеттері өте қолайлы емес, бұл оны шлангтар, пленкалар және кабельдер сияқты салаларда қолдануды және насихаттауды шектейді.
BASF патентінде жалынға төзімді TPU технологиясы енгізілді, ол меламин полифосфатын және фосфор бар фосфор туындысын жалынға төзімді заттар ретінде орташа молекулалық салмағы 150 кДа-дан асатын TPU-мен араластырады. Жоғары созылу беріктігіне қол жеткізу кезінде жалынға төзімді өнімділіктің айтарлықтай жақсарғаны анықталды.
Материалдың созылу беріктігін одан әрі арттыру үшін BASF патентінде изоцианаттар бар көлденең байланыстырушы агент мастер-батасын дайындау әдісі енгізілген. UL94V-0 жалынға төзімділік талаптарына сай келетін құрамға осы типтегі мастер-баттың 2%-ын қосу V-0 жалынға төзімділік өнімділігін сақтай отырып, материалдың созылу беріктігін 35 МПа-дан 40 МПа-ға дейін арттыра алады.
Жалынға төзімді TPU-ның жылу қартаюға төзімділігін жақсарту үшін патенттелгенЛинхуа жаңа материалдар компаниясысонымен қатар беткі қабатпен қапталған металл гидроксидтерін жалынға төзімді заттар ретінде пайдалану әдісін енгізеді. Жалынға төзімді ТПУ гидролизге төзімділігін арттыру үшін,Линхуа жаңа материалдар компаниясыбасқа патенттік өтінімге меламин жалынға төзімді зат қосу негізінде металл карбонатын енгізді.
4. Автокөлік бояуын қорғайтын пленкаға арналған TPU
Автокөлік бояуын қорғайтын пленка - бояу бетін орнатқаннан кейін ауадан оқшаулайтын, қышқыл жаңбырдың, тотығудың, сызаттардың алдын алатын және бояу бетіне ұзақ уақыт бойы қорғаныс беретін қорғаныш пленкасы. Оның негізгі функциясы - орнатқаннан кейін автомобиль бояуының бетін қорғау. Бояуды қорғайтын пленка әдетте үш қабаттан тұрады, бетінде өздігінен қалпына келетін жабын, ортасында полимер пленкасы және төменгі қабатында акрил қысымға сезімтал желім бар. TPU - аралық полимер пленкаларын дайындауға арналған негізгі материалдардың бірі.
Бояудан қорғайтын пленкада қолданылатын TPU-ға қойылатын талаптар келесідей: сызаттарға төзімділік, жоғары мөлдірлік (жарық өткізгіштігі >95%), төмен температураға икемділік, жоғары температураға төзімділік, созылу беріктігі >50 МПа, созылу >400% және Shore A қаттылық диапазоны 87-93; Ең маңызды өнімділік - ауа райына төзімділік, оған ультракүлгін қартаюға, термиялық тотығу деградациясына және гидролизге төзімділік кіреді.
Қазіргі уақытта пісіп жетілген өнімдер - дициклогексил диизоцианаттан (H12MDI) және шикізат ретінде поликапролактон диолынан дайындалған алифатты ТПУ. Кәдімгі хош иісті ТПУ бір күндік ультракүлгін сәулеленуден кейін көзге көрінетіндей сарғаяды, ал автомобиль орама пленкасында қолданылатын алифатты ТПУ сол жағдайларда айтарлықтай өзгерістерсіз сарғаю коэффициентін сақтай алады.
Полиэфирлі (ε – капролактон) ТПУ полиэфирлі және полиэфирлі ТПУ-мен салыстырғанда теңгерімдірек өнімділікке ие. Бір жағынан, ол кәдімгі полиэфирлі ТПУ-ға қарағанда тамаша жыртылуға төзімділік көрсете алады, ал екінші жағынан, ол полиэфирлі ТПУ-дың төмен қысылу тұрақты деформациясы мен жоғары кері қайту өнімділігін көрсетеді, сондықтан нарықта кеңінен қолданылады.
Нарықтық сегменттеуден кейін өнімнің құнының тиімділігіне қойылатын әртүрлі талаптарға байланысты, беттік жабын технологиясы мен желім формуласын реттеу мүмкіндігінің жақсаруымен болашақта бояудан қорғайтын пленкаларға полиэфир немесе кәдімгі полиэстер H12MDI алифатты TPU қолдану мүмкіндігі де бар.
5. Биологиялық негіздегі TPU
Биологиялық негіздегі ТПУ дайындаудың кең таралған әдісі - полимерлеу процесінде бионегізделген мономерлерді немесе аралық өнімдерді, мысалы, бионегізделген изоцианаттарды (мысалы, MDI, PDI), бионегізделген полиолдарды және т.б. енгізу. Олардың ішінде бионегізделген изоцианаттар нарықта салыстырмалы түрде сирек кездеседі, ал бионегізделген полиолдар жиі кездеседі.
Биологиялық негіздегі изоцианаттар тұрғысынан алғанда, 2000 жылдың өзінде BASF, Covestro және басқалары PDI зерттеулеріне көп күш жұмсады, ал PDI өнімдерінің алғашқы партиясы 2015-2016 жылдары нарыққа шығарылды. Wanhua Chemical жүгері ұнынан жасалған биологиялық негіздегі PDI пайдаланып, 100% биологиялық негіздегі TPU өнімдерін жасап шығарды.
Биологиялық негіздегі полиолдарға келетін болсақ, оған бионегізделген политетрафторэтилен (PTMEG), бионегізделген 1,4-бутандиол (BDO), бионегізделген 1,3-пропандиол (PDO), бионегізделген полиэфирлі полиолдар, бионегізделген полиэфирлі полиолдар және т.б. кіреді.
Қазіргі уақытта бірнеше ТПУ өндірушілері дәстүрлі мұнай-химия негізіндегі ТПУ-мен салыстыруға болатын биологиялық негіздегі ТПУ-ды шығарды. Бұл бионегізделген ТПУ-лардың негізгі айырмашылығы бионегізделген құрам деңгейінде, әдетте 30%-дан 40%-ға дейін, ал кейбіреулері тіпті жоғары деңгейге жетті. Дәстүрлі мұнай-химия негізіндегі ТПУ-мен салыстырғанда, биологиялық негіздегі ТПУ көміртегі шығарындыларын азайту, шикізатты тұрақты түрде қалпына келтіру, жасыл өндіріс және ресурстарды үнемдеу сияқты артықшылықтарға ие. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical және т.б.Linghua Жаңа материалдарыбионегізделген TPU брендтерін шығарды, және көміртегіні азайту және тұрақтылық болашақта TPU дамытудың негізгі бағыттары болып табылады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 9 тамыз