ძირითადი მიმართულებები TPU-ს მომავალი განვითარებისთვის

TPU არის პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერი, რომელიც წარმოადგენს მრავალფაზიან ბლოკის კოპოლიმერს, რომელიც შედგება დიიზოციანატების, პოლიოლებისა და ჯაჭვის გაფართოებისგან. როგორც მაღალი ხარისხის ელასტომერი, TPU-ს აქვს პროდუქტის ქვედა დინების მიმართულებების ფართო სპექტრი და ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიურ საჭიროებებში, სპორტულ აღჭურვილობაში, სათამაშოებში, დეკორატიულ მასალებში და სხვა სფეროებში, როგორიცაა ფეხსაცმლის მასალები, შლანგები, კაბელები, სამედიცინო მოწყობილობები და ა.შ.

ამჟამად, TPU ნედლეულის მთავარი მწარმოებლები მოიცავს BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua ახალი მასალები, და ასე შემდეგ. შიდა საწარმოების განლაგებითა და შესაძლებლობების გაფართოებით, TPU ინდუსტრია ამჟამად ძალიან კონკურენტუნარიანია. თუმცა, მაღალი დონის აპლიკაციების სფეროში, ის კვლავ ეყრდნობა იმპორტს, რომელიც ასევე არის სფერო, რომელიც ჩინეთს სჭირდება გარღვევის მისაღწევად. მოდით ვისაუბროთ TPU პროდუქტების სამომავლო ბაზრის პერსპექტივებზე.

1. სუპერკრიტიკული ქაფიანი E-TPU

2012 წელს Adidas-მა და BASF-მა ერთობლივად განავითარეს სარბენი ფეხსაცმლის ბრენდი EnergyBoost, რომელიც იყენებს ქაფიან TPU-ს (სავაჭრო სახელწოდება infinergy), როგორც შუალედი მასალა. პოლიეთერის TPU-ის გამოყენების გამო Shore A სიმტკიცე 80-85, როგორც სუბსტრატს, EVA შუა ძირებთან შედარებით, ქაფიანი TPU შუა ძირები მაინც ინარჩუნებენ კარგ ელასტიურობას და რბილობას 0 ℃-ზე დაბალ გარემოში, რაც აუმჯობესებს ტარების კომფორტს და ფართოდ არის აღიარებული ბაზარი.
2. ბოჭკოვანი რკინა მოდიფიცირებული TPU კომპოზიტური მასალა

TPU-ს აქვს კარგი ზემოქმედების წინააღმდეგობა, მაგრამ ზოგიერთ აპლიკაციაში საჭიროა მაღალი ელასტიური მოდული და ძალიან მყარი მასალები. შუშის ბოჭკოების გამაგრების მოდიფიკაცია საყოველთაოდ გამოყენებული ტექნიკაა მასალების ელასტიურობის მოდულის გასაზრდელად. მოდიფიკაციის საშუალებით, მიიღება თერმოპლასტიკური კომპოზიციური მასალები მრავალი უპირატესობით, როგორიცაა მაღალი დრეკადობის მოდული, კარგი იზოლაცია, ძლიერი სითბოს წინააღმდეგობა, კარგი ელასტიური აღდგენის შესრულება, კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა, დარტყმის წინააღმდეგობა, გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი და განზომილებიანი სტაბილურობა.

BASF-მა თავის პატენტში დანერგა ტექნოლოგია მაღალი მოდულის მინის რკინა TPU-ს გამოყენებით მინის მოკლე ბოჭკოების გამოყენებით. TPU, რომლის Shore D სიმტკიცე 83 იყო, სინთეზირებული იყო პოლიტეტრაფტორეთილენ გლიკოლის (PTMEG, Mn=1000), MDI და 1,4-ბუტანედიოლის (BDO) 1,3-პროპანდიოლთან ნედლეულის სახით შერევით. ეს TPU შეუერთდა მინის ბოჭკოს მასის თანაფარდობით 52:48, რათა მიიღოთ კომპოზიტური მასალა ელასტიური მოდულით 18,3 GPa და ჭიმვის სიძლიერით 244 MPa.

შუშის ბოჭკოს გარდა, ასევე არის შეტყობინებები პროდუქტების შესახებ, რომლებიც იყენებენ ნახშირბადის ბოჭკოვან კომპოზიტურ TPU-ს, როგორიცაა Covestro's Maezio ნახშირბადის ბოჭკოვანი/TPU კომპოზიტური დაფა, რომელსაც აქვს ელასტიური მოდული 100GPa-მდე და უფრო დაბალი სიმკვრივე, ვიდრე ლითონები.
3. ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე TPU

TPU-ს აქვს მაღალი სიმტკიცე, მაღალი სიმტკიცე, შესანიშნავი აცვიათ წინააღმდეგობა და სხვა თვისებები, რაც მას ძალიან შესაფერის გარსის მასალად აქცევს მავთულხლართებისა და კაბელებისთვის. მაგრამ აპლიკაციის სფეროებში, როგორიცაა დამტენი სადგურები, საჭიროა უფრო მაღალი ცეცხლგამძლეობა. ზოგადად, არსებობს ორი გზა TPU-ის ცეცხლგამძლეობის გასაუმჯობესებლად. ერთი არის რეაქტიული ცეცხლგამძლე მოდიფიკაცია, რომელიც გულისხმობს ცეცხლგამძლე მასალების, როგორიცაა ფოსფორის, აზოტის და სხვა ელემენტების შემცველი პოლიოლების ან იზოციანატების შეყვანას TPU-ს სინთეზში ქიმიური შეკავშირების გზით; მეორე არის დანამატის ცეცხლგამძლე მოდიფიკაცია, რომელიც გულისხმობს TPU-ს გამოყენებას, როგორც სუბსტრატს და აალებადი საშუალებების დამატებას დნობის შერევისთვის.

რეაქტიულმა მოდიფიკაციამ შეიძლება შეცვალოს TPU-ს სტრუქტურა, მაგრამ როდესაც დანამატის ცეცხლგამძლეობის რაოდენობა დიდია, TPU-ს სიძლიერე მცირდება, დამუშავების შესრულება უარესდება და მცირე რაოდენობის დამატება ვერ მიაღწევს საჭირო ცეცხლგამძლე დონეს. ამჟამად, არ არსებობს კომერციულად ხელმისაწვდომი მაღალი ცეცხლგამძლე პროდუქტი, რომელიც ნამდვილად აკმაყოფილებს დამტენი სადგურების გამოყენებას.

ყოფილმა Bayer MaterialScience-მა (ახლანდელი კოსტრონი) ერთხელ პატენტში წარმოადგინა ორგანული ფოსფორის შემცველი პოლიოლი (IHPO) დაფუძნებული ფოსფინის ოქსიდზე. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI და BDO-სგან სინთეზირებული პოლიეთერი TPU ავლენს ცეცხლგამძლეობას და მექანიკურ თვისებებს. ექსტრუზიის პროცესი გლუვია, ხოლო პროდუქტის ზედაპირი გლუვია.

ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე საშუალებების დამატება ამჟამად ყველაზე ხშირად გამოყენებული ტექნიკური გზაა ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე TPU-ს მოსამზადებლად. ზოგადად, ფოსფორზე დაფუძნებული, აზოტზე დაფუძნებული, სილიციუმის დაფუძნებული, ბორზე დაფუძნებული ცეცხლშემნელებელი ნივთიერებები შერეულია ან ლითონის ჰიდროქსიდები გამოიყენება როგორც ცეცხლგამძლე. TPU-ის თანდაყოლილი აალებადიობის გამო, ცეცხლგამძლე შემავსებლის რაოდენობა 30%-ზე მეტია ხშირად საჭირო წვის დროს სტაბილური ცეცხლგამძლე ფენის შესაქმნელად. თუმცა, როდესაც დამატებული ცეცხლგამძლე ნივთიერების რაოდენობა დიდია, ცეცხლგამძლე ნივთიერება არათანაბრად იშლება TPU სუბსტრატში და ცეცხლგამძლე TPU-ის მექანიკური თვისებები არ არის იდეალური, რაც ასევე ზღუდავს მის გამოყენებას და პოპულარიზაციას ისეთ სფეროებში, როგორიცაა შლანგები, ფილმები. და კაბელები.

BASF-ის პატენტი შემოაქვს ცეცხლგამძლე TPU ტექნოლოგიას, რომელიც აერთიანებს მელამინის პოლიფოსფატს და ფოსფორის შემცველ ფოსფინის მჟავას წარმოებულს, როგორც ცეცხლშემნელებელს TPU-სთან, რომლის საშუალო მოლეკულური წონა 150 კდა-ზე მეტია. დადგინდა, რომ ცეცხლგამძლეობის მოქმედება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა მაღალი ჭიმვის სიმტკიცის მიღწევისას.

მასალის დაჭიმვის სიმტკიცის შემდგომი გასაზრდელად, BASF-ის პატენტი წარმოგიდგენთ მეთოდს ჯვარედინი აგენტის მასტერბეჩის მოსამზადებლად, რომელიც შეიცავს იზოციანატებს. ამ ტიპის მასტერბეჩის 2%-ის დამატება კომპოზიციაში, რომელიც აკმაყოფილებს UL94V-0 ცეცხლგამძლეობის მოთხოვნებს, შეუძლია გაზარდოს მასალის დაჭიმვის ძალა 35 მპა-დან 40 მპა-მდე, ხოლო V-0 ცეცხლგამძლეობის შესანარჩუნებლად.

ცეცხლგამძლე TPU-ის სითბოს დაბერების წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად, პატენტიაLinghua New Materials Companyასევე შემოაქვს მეთოდი ზედაპირზე დაფარული ლითონის ჰიდროქსიდების, როგორც ცეცხლშემკავებელი გამოყენების მეთოდი. ცეცხლგამძლე TPU-ის ჰიდროლიზის წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად,Linghua New Materials Companyსხვა საპატენტო განაცხადში მელამინის ცეცხლგამძლე ნივთიერების დამატების საფუძველზე შემოიღო ლითონის კარბონატი.

4. TPU საავტომობილო საღებავის დამცავი ფილმისთვის

მანქანის საღებავის დამცავი ფილა არის დამცავი ფილმი, რომელიც იზოლირებს საღებავის ზედაპირს ჰაერისგან ინსტალაციის შემდეგ, ხელს უშლის მჟავა წვიმას, დაჟანგვას, ნაკაწრებს და უზრუნველყოფს საღებავის ზედაპირის ხანგრძლივ დაცვას. მისი მთავარი ფუნქციაა ინსტალაციის შემდეგ მანქანის საღებავის ზედაპირის დაცვა. საღებავის დამცავი ფილმი, როგორც წესი, შედგება სამი ფენისგან, ზედაპირზე თვითშემხორცებელი საფარით, შუაში პოლიმერული ფენით და ქვედა ფენაზე აკრილის წნევისადმი მგრძნობიარე წებოთი. TPU არის ერთ-ერთი მთავარი მასალა შუალედური პოლიმერული ფილმების მოსამზადებლად.

საღებავების დამცავ ფილმში გამოყენებული TPU-ს შესრულების მოთხოვნები შემდეგია: ნაკაწრის წინააღმდეგობა, მაღალი გამჭვირვალობა (შუქის გამტარობა>95%), მოქნილობა დაბალ ტემპერატურაზე, მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა, დაჭიმვის სიძლიერე>50MPa, დრეკადობა>400%, და Shore A. სიხისტის დიაპაზონი 87-93; ყველაზე მნიშვნელოვანი შესრულება არის ამინდის წინააღმდეგობა, რომელიც მოიცავს წინააღმდეგობას UV დაბერების, თერმული ჟანგვის დეგრადაციისა და ჰიდროლიზის მიმართ.

ამჟამად მწიფე პროდუქტებია ალიფატური TPU, რომელიც მზადდება დიციკლოჰექსილ დიიზოციანატისგან (H12MDI) და პოლიკაპროლაქტონ დიოლისგან, როგორც ნედლეულისგან. ჩვეულებრივი არომატული TPU შესამჩნევად ყვითლდება ულტრაიისფერი გამოსხივების ერთი დღის შემდეგ, ხოლო ალიფატური TPU, რომელიც გამოიყენება მანქანის შეფუთვაზე, შეუძლია შეინარჩუნოს გაყვითლების კოეფიციენტი იმავე პირობებში მნიშვნელოვანი ცვლილებების გარეშე.
პოლი (ε – კაპროლაქტონი) TPU-ს აქვს უფრო დაბალანსებული მოქმედება პოლიეთერთან და პოლიესტერთან შედარებით. ერთის მხრივ, მას შეუძლია გამოავლინოს ჩვეულებრივი პოლიესტერის TPU-ს შესანიშნავი რღვევის წინააღმდეგობა, ხოლო მეორეს მხრივ, იგი ასევე აჩვენებს დაბალი შეკუმშვის მუდმივ დეფორმაციას და პოლიეთერის TPU-ს მაღალი აბრუნების შესრულებას, რითაც ფართოდ გამოიყენება ბაზარზე.

ბაზრის სეგმენტაციის შემდეგ პროდუქტის ეკონომიურობის განსხვავებული მოთხოვნების გამო, ზედაპირის დაფარვის ტექნოლოგიის გაუმჯობესებით და წებოვანი ფორმულის რეგულირების უნარით, ასევე არსებობს პოლიეთერი ან ჩვეულებრივი პოლიესტერი H12MDI ალიფატური TPU, გამოყენებული იქნას მომავალში საღებავის დამცავ ფილებზე.

5. ბიოლოგიურად დაფუძნებული TPU

ბიო დაფუძნებული TPU-ს მომზადების საერთო მეთოდია ბიო დაფუძნებული მონომერების ან შუალედური ნივთიერებების შეყვანა პოლიმერიზაციის პროცესში, როგორიცაა ბიო დაფუძნებული იზოციანატები (როგორიცაა MDI, PDI), ბიო დაფუძნებული პოლიოლები და ა.შ. ბაზარზე, ხოლო ბიოლოგიურად დაფუძნებული პოლიოლები უფრო გავრცელებულია.

ბიო დაფუძნებული იზოციანატების თვალსაზრისით, უკვე 2000 წელს, BASF-მა, Covestro-მ და სხვებმა დიდი ძალისხმევა დახარჯეს PDI კვლევაში და PDI პროდუქტების პირველი პარტია ბაზარზე 2015-2016 წლებში გამოვიდა. Wanhua Chemical-მა შეიმუშავა 100% ბიო დაფუძნებული TPU პროდუქტები ბიო დაფუძნებული PDI-ის გამოყენებით, რომელიც დამზადებულია სიმინდის საცხობისაგან.

ბიო დაფუძნებული პოლიოლების თვალსაზრისით, იგი მოიცავს ბიო დაფუძნებულ პოლიტეტრაფტორეთილენს (PTMEG), ბიო დაფუძნებულ 1,4-ბუტანედიოლს (BDO), ბიოზე დაფუძნებულ 1,3-პროპანედიოლს (PDO), ბიო დაფუძნებულ პოლიესტერ პოლიოლებს, ბიო დაფუძნებულ პოლიეთერ პოლიოლებს და ა.შ.

ამჟამად, მრავალმა TPU მწარმოებელმა გამოუშვა ბიო დაფუძნებული TPU, რომლის შესრულება შედარებულია ტრადიციულ ნავთობქიმიურ TPU-სთან. მთავარი განსხვავება ამ ბიო დაფუძნებულ TPU-ებს შორის მდგომარეობს ბიოზე დაფუძნებული შინაარსის დონეზე, რომელიც ჩვეულებრივ მერყეობს 30%-დან 40%-მდე, ზოგიერთი კი უფრო მაღალ დონეებს აღწევს. ტრადიციულ ნავთობქიმიურ TPU-სთან შედარებით, ბიო დაფუძნებულ TPU-ს აქვს ისეთი უპირატესობები, როგორიცაა ნახშირბადის ემისიების შემცირება, ნედლეულის მდგრადი რეგენერაცია, მწვანე წარმოება და რესურსების კონსერვაცია. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical დაLinghua ახალი მასალებიგამოუშვეს მათი ბიო დაფუძნებული TPU ბრენდები და ნახშირბადის შემცირება და მდგრადობა ასევე არის სამომავლოდ TPU განვითარების ძირითადი მიმართულებები.