TPU-ի ապագա զարգացման հիմնական ուղղությունները

TPU-ն պոլիուրեթանային ջերմապլաստիկ էլաստոմեր է, որը բազմաֆազ բլոկային կոպոլիմեր է, որը բաղկացած է դիիզոցիանատներից, պոլիոլներից և շղթայի երկարացնողներից: Որպես բարձր արդյունավետությամբ էլաստոմեր, TPU-ն ունի լայն տեսականի արտադրական ուղղություններով և լայնորեն կիրառվում է առօրյա կարիքների, սպորտային սարքավորումների, խաղալիքների, դեկորատիվ նյութերի և այլ ոլորտներում, ինչպիսիք են կոշիկի նյութերը, խողովակները, մալուխները, բժշկական սարքերը և այլն:

Ներկայումս TPU հումքի հիմնական արտադրողներն են BASF-ը, Covestro-ն, Lubrizol-ը, Huntsman-ը, Wanhua Chemical-ը,Linghua նոր նյութերև այլն: Տեղական ձեռնարկությունների դասավորության և հզորությունների ընդլայնման հետ մեկտեղ, TPU արդյունաբերությունը ներկայումս բարձր մրցունակություն ունի: Այնուամենայնիվ, բարձրակարգ կիրառման ոլորտում այն ​​դեռևս կախված է ներմուծումից, որը նույնպես այն ոլորտն է, որտեղ Չինաստանը պետք է առաջընթաց գրանցի: Եկեք խոսենք TPU արտադրանքի ապագա շուկայի հեռանկարների մասին:

1. Գերկրիտիկական փրփրացող E-TPU

2012 թվականին Adidas-ը և BASF-ը համատեղ մշակեցին EnergyBoost վազքի կոշիկների ապրանքանիշը, որը որպես միջնամասի նյութ օգտագործում է փրփրացված TPU (առևտրային անվանումը՝ infinergy): Շնորհիվ 80-85 Shore A կարծրության պոլիեթերային TPU-ի օգտագործման որպես հիմք, EVA միջնամասերի համեմատ, փրփրացված TPU միջնամասերը կարող են պահպանել լավ առաձգականություն և փափկություն 0℃-ից ցածր ջերմաստիճաններում, ինչը բարելավում է կրելու հարմարավետությունը և լայնորեն ճանաչված է շուկայում:
2. Մանրաթելային ամրացված մոդիֆիկացված TPU կոմպոզիտային նյութ

TPU-ն լավ հարվածային դիմադրություն ունի, սակայն որոշ կիրառություններում պահանջվում է բարձր առաձգականության մոդուլ և շատ կարծր նյութեր: Ապակե մանրաթելային ամրացման մոդիֆիկացիան նյութերի առաձգականության մոդուլը մեծացնելու համար լայնորեն օգտագործվող տեխնիկա է: Մոդիֆիկացիայի միջոցով կարելի է ստանալ ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութեր, որոնք ունեն բազմաթիվ առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր առաձգականության մոդուլը, լավ մեկուսացումը, ուժեղ ջերմակայունությունը, լավ առաձգական վերականգնման կատարողականը, լավ կոռոզիոն դիմադրությունը, հարվածային դիմադրությունը, ցածր ընդարձակման գործակիցը և չափային կայունությունը:

BASF-ը իր արտոնագրում ներկայացրել է ապակե կարճ մանրաթելերի միջոցով բարձր մոդուլով ապակեպլաստիկով ամրացված TPU պատրաստելու տեխնոլոգիա: 83 Shore D կարծրությամբ TPU-ն սինթեզվել է պոլիտետրաֆտորէթիլենգլիկոլի (PTMEG, Mn=1000), MDI-ի և 1,4-բութանդիոլի (BDO) խառնուրդով՝ 1,3-պրոպանդիոլի հետ որպես հումք: Այս TPU-ն խառնվել է ապակե մանրաթելի հետ 52:48 զանգվածային հարաբերակցությամբ՝ ստանալով 18.3 ԳՊա առաձգականության մոդուլով և 244 ՄՊա ձգման ամրությամբ կոմպոզիտային նյութ:

Բացի ապակե մանրաթելից, կան նաև հաղորդագրություններ ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտային TPU օգտագործող արտադրանքի մասին, ինչպիսին է Covestro-ի Maezio ածխածնային մանրաթել/TPU կոմպոզիտային տախտակը, որն ունի մինչև 100 ԳՊա առաձգականության մոդուլ և ավելի ցածր խտություն, քան մետաղները։
3. Հալոգենից զերծ կրակակայուն TPU

TPU-ն ունի բարձր ամրություն, բարձր ամրություն, գերազանց մաշվածության դիմադրություն և այլ հատկություններ, ինչը այն դարձնում է շատ հարմար պատյան նյութ լարերի և մալուխների համար: Սակայն կիրառման ոլորտներում, ինչպիսիք են լիցքավորման կայանները, պահանջվում է ավելի բարձր հրակայունություն: TPU-ի հրակայունության կատարողականությունը բարելավելու համար ընդհանուր առմամբ կան երկու եղանակ: Մեկը ռեակտիվ հրակայունության մոդիֆիկացիան է, որը ներառում է հրակայուն նյութերի, ինչպիսիք են պոլիոլները կամ իզոցիանատները, որոնք պարունակում են ֆոսֆոր, ազոտ և այլ տարրեր, ներմուծումը TPU-ի սինթեզի մեջ քիմիական կապի միջոցով. երկրորդը հավելումային հրակայունության մոդիֆիկացիան է, որը ներառում է TPU-ի օգտագործումը որպես հիմք և հալույթի խառնման համար հրակայուն նյութերի ավելացումը:

Ռեակտիվ մոդիֆիկացիան կարող է փոխել TPU-ի կառուցվածքը, սակայն երբ հավելանյութի քանակը մեծ է, TPU-ի ամրությունը նվազում է, մշակման արդյունավետությունը վատանում է, և փոքր քանակի ավելացումը չի կարող ապահովել անհրաժեշտ հրակայունության մակարդակը։ Ներկայումս չկա առևտրային առումով մատչելի բարձր հրակայունության արտադրանք, որը կարող է իսկապես բավարարել լիցքավորման կայանների կիրառումը։

Նախկին Bayer MaterialScience-ը (այժմ՝ Kostron) մի ժամանակ իր արտոնագրում ներկայացրել էր ֆոսֆինի օքսիդի վրա հիմնված օրգանական ֆոսֆոր պարունակող պոլիոլ (IHPO): IHPO-ից, PTMEG-1000-ից, 4,4'-MDI-ից և BDO-ից սինթեզված պոլիեթերային TPU-ն ցուցաբերում է գերազանց հրակայունություն և մեխանիկական հատկություններ: Էքստրուզիայի գործընթացը հարթ է, և արտադրանքի մակերեսը հարթ է:

Հալոգենազուրկ կրակմարիչների ավելացումը ներկայումս հալոգենազուրկ կրակմարիչ TPU պատրաստելու ամենատարածված տեխնիկական եղանակն է: Ընդհանուր առմամբ, որպես կրակմարիչներ խառնվում են ֆոսֆորի, ազոտի, սիլիցիումի, բորի վրա հիմնված կրակմարիչները կամ օգտագործվում են մետաղական հիդրօքսիդներ: TPU-ի բնածին դյուրավառության պատճառով, այրման ընթացքում կայուն կրակմարիչ շերտ ձևավորելու համար հաճախ անհրաժեշտ է ավելի քան 30% կրակմարիչ լցոնիչ: Այնուամենայնիվ, երբ ավելացված կրակմարիչի քանակը մեծ է, կրակմարիչը անհավասարաչափ է բաշխվում TPU հիմքում, և կրակմարիչ TPU-ի մեխանիկական հատկությունները իդեալական չեն, ինչը նաև սահմանափակում է դրա կիրառումը և առաջխաղացումը այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են խողովակները, թաղանթները և մալուխները:

BASF-ի արտոնագիրը ներկայացնում է հրակայուն TPU տեխնոլոգիա, որը մելամինի պոլիֆոսֆատը և ֆոսֆինաթթվի ֆոսֆոր պարունակող ածանցյալը խառնում է որպես հրակայուն նյութեր՝ TPU-ի հետ, որի միջին մոլեկուլային քաշը 150 կԴա-ից մեծ է: Պարզվել է, որ հրակայունության արդյունավետությունը զգալիորեն բարելավվել է՝ միաժամանակ ապահովելով բարձր ձգման ամրություն:

Նյութի ձգման ամրությունն էլ ավելի բարձրացնելու համար BASF-ի արտոնագիրը ներկայացնում է իզոցիանատներ պարունակող խաչաձև կապող նյութի մաստերբաթ պատրաստելու մեթոդ: Այս տեսակի մաստերբաթթի 2%-ը ավելացնելը UL94V-0 հրակայուն նյութի պահանջներին համապատասխանող կազմին կարող է մեծացնել նյութի ձգման ամրությունը 35 ՄՊա-ից մինչև 40 ՄՊա՝ պահպանելով V-0 հրակայունության արդյունավետությունը:

Հրդեհակայուն TPU-ի ջերմային ծերացման դիմադրությունը բարելավելու համար, արտոնագիրըԼինգհուա նոր նյութերի ընկերություննաև ներկայացնում է մակերեսային պատված մետաղական հիդրօքսիդները որպես կրակակայուն նյութեր օգտագործելու մեթոդ: Կրակակայուն TPU-ի հիդրոլիզի դիմադրությունը բարելավելու համար,Լինգհուա նոր նյութերի ընկերություններմուծել է մետաղական կարբոնատ՝ հիմնվելով մելամինի կրակմարիչի ավելացման վրա մեկ այլ արտոնագրային հայտում։

4. TPU՝ ավտոմեքենայի ներկի պաշտպանության թաղանթի համար

Ավտոմեքենայի ներկի պաշտպանիչ թաղանթը պաշտպանիչ թաղանթ է, որը տեղադրումից հետո ներկի մակերեսը մեկուսացնում է օդից, կանխում է թթվային անձրևը, օքսիդացումը, քերծվածքները և ապահովում է ներկի մակերեսի երկարատև պաշտպանություն: Դրա հիմնական գործառույթը տեղադրումից հետո մեքենայի ներկի մակերեսը պաշտպանելն է: Ներկի պաշտպանիչ թաղանթը սովորաբար բաղկացած է երեք շերտից՝ մակերեսին ինքնավերականգնվող ծածկույթով, մեջտեղում՝ պոլիմերային թաղանթով, իսկ ներքևի շերտին՝ ակրիլային ճնշմանը զգայուն սոսինձով: TPU-ն միջանկյալ պոլիմերային թաղանթներ պատրաստելու հիմնական նյութերից մեկն է:

Ներկի պաշտպանիչ թաղանթում օգտագործվող TPU-ի կատարողական պահանջները հետևյալն են՝ քերծվածքի դիմադրություն, բարձր թափանցիկություն (լույսի թափանցելիություն >95%), ցածր ջերմաստիճանների ճկունություն, բարձր ջերմաստիճանների դիմադրություն, ձգման ամրություն >50 ՄՊա, երկարացում >400% և Shore A կարծրության միջակայք 87-93։ Ամենակարևոր ցուցանիշը եղանակային դիմադրությունն է, որը ներառում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից ծերացման, ջերմային օքսիդատիվ քայքայման և հիդրոլիզի դիմադրություն։

Ներկայումս հասունացած արտադրանքը ալիֆատիկ TPU-ն է, որը պատրաստվում է դիցիկլոհեքսիլ դիիզոցիանատից (H12MDI) և պոլիկապրոլակտոն դիոլից որպես հումք: Սովորական արոմատիկ TPU-ն տեսանելիորեն դեղնում է մեկ օրվա ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից հետո, մինչդեռ ավտոմեքենայի փաթեթավորման թաղանթի համար օգտագործվող ալիֆատիկ TPU-ն կարող է պահպանել իր դեղնացման գործակիցը՝ առանց էական փոփոխությունների նույն պայմաններում:
Պոլիէթերային (ε-կապրոլակտոն) TPU-ն ունի ավելի հավասարակշռված աշխատանք՝ համեմատած պոլիէթերային և պոլիեսթերային TPU-ի հետ։ Մի կողմից, այն կարող է ցուցաբերել սովորական պոլիեսթերային TPU-ի համեմատ պատռման գերազանց դիմադրություն, մինչդեռ մյուս կողմից, այն նաև ցուցաբերում է պոլիէթերային TPU-ի ցածր սեղմման մշտական ​​​​դեֆորմացիայի և բարձր հետընթացի արդյունավետություն, այդպիսով լայնորեն կիրառվելով շուկայում։

Շուկայի սեգմենտավորումից հետո արտադրանքի ծախսարդյունավետության տարբեր պահանջների պատճառով, մակերեսային ծածկույթի տեխնոլոգիայի և սոսնձի բանաձևի կարգավորման ունակության բարելավման հետ մեկտեղ, ապագայում ներկի պաշտպանիչ թաղանթների վրա կարող է կիրառվել նաև պոլիեթերային կամ սովորական պոլիեսթեր H12MDI ալիֆատիկ TPU:

5. Կենսաբանական հիմքով TPU

Կենսաբանական հիմքով TPU պատրաստելու տարածված մեթոդը պոլիմերացման գործընթացում կենսահիմնված մոնոմերների կամ միջանկյալ նյութերի ներմուծումն է, ինչպիսիք են կենսահիմնված իզոցիանատները (օրինակ՝ MDI, PDI), կենսահիմնված պոլիոլները և այլն: Դրանց թվում կենսահիմնված իզոցիանատները համեմատաբար հազվադեպ են շուկայում, մինչդեռ կենսահիմնված պոլիոլներն ավելի տարածված են:

Կենսաբանական հիմքով իզոցիանատների առումով, դեռևս 2000 թվականին BASF-ը, Covestro-ն և ուրիշներ մեծ ջանքեր են ներդրել PDI հետազոտությունների մեջ, և PDI արտադրանքի առաջին խմբաքանակը շուկա է մտցվել 2015-2016 թվականներին: Wanhua Chemical-ը մշակել է 100% կենսահիմնված TPU արտադրանք՝ օգտագործելով եգիպտացորենի թորումից պատրաստված կենսահիմնված PDI:

Կենսաբանական պոլիոլների առումով այն ներառում է կենսահիմնված պոլիտետրաֆտորէթիլեն (PTMEG), կենսահիմնված 1,4-բութանդիոլ (BDO), կենսահիմնված 1,3-պրոպանդիոլ (PDO), կենսահիմնված պոլիեսթեր պոլիոլներ, կենսահիմնված պոլիեթեր պոլիոլներ և այլն:

Ներկայումս բազմաթիվ TPU արտադրողներ թողարկել են կենսաբանական հիմքով TPU-ներ, որոնց արդյունավետությունը համեմատելի է ավանդական նավթաքիմիական հիմքով TPU-ների հետ: Այս կենսաբանական հիմքով TPU-ների միջև հիմնական տարբերությունը կենսաբանական հիմքով պարունակության մակարդակն է, որը սովորաբար տատանվում է 30%-ից մինչև 40%, որոշները նույնիսկ հասնում են ավելի բարձր մակարդակի: Ավանդական նավթաքիմիական հիմքով TPU-ների համեմատ, կենսաբանական հիմքով TPU-ն ունի այնպիսի առավելություններ, ինչպիսիք են ածխածնի արտանետումների կրճատումը, հումքի կայուն վերականգնումը, կանաչ արտադրությունը և ռեսուրսների պահպանումը: BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical ևLinghua նոր նյութերթողարկել են իրենց կենսաբանորեն հիմնված TPU ապրանքանիշերը, և ածխածնի կրճատումը և կայունությունը նույնպես TPU-ների զարգացման հիմնական ուղղություններն են ապագայում։