TPU არის პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერი, რომელიც წარმოადგენს მრავალფაზიან ბლოკ კოპოლიმერს, რომელიც შედგება დიიზოციანატებისგან, პოლიოლებისა და ჯაჭვის გამაფართოებლებისგან. როგორც მაღალი ხარისხის ელასტომერი, TPU-ს აქვს პროდუქციის ფართო სპექტრი და ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიური მოხმარების საგნებში, სპორტულ ინვენტარში, სათამაშოებში, დეკორატიულ მასალებსა და სხვა სფეროებში, როგორიცაა ფეხსაცმლის მასალები, შლანგები, კაბელები, სამედიცინო მოწყობილობები და ა.შ.
ამჟამად, TPU ნედლეულის ძირითადი მწარმოებლები არიან BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua ახალი მასალებიდა ა.შ. ადგილობრივი საწარმოების განლაგებისა და სიმძლავრეების გაფართოების გამო, TPU ინდუსტრია ამჟამად მაღალკონკურენტუნარიანია. თუმცა, მაღალი კლასის გამოყენების სფეროში ის კვლავ იმპორტზეა დამოკიდებული, რაც ასევე ის სფეროა, რომელშიც ჩინეთმა გარღვევის მიღწევა უნდა. მოდით, ვისაუბროთ TPU პროდუქტების სამომავლო ბაზრის პერსპექტივებზე.
1. ზეკრიტიკული ქაფიანი E-TPU
2012 წელს Adidas-მა და BASF-მა ერთობლივად შეიმუშავეს სარბენი ფეხსაცმლის ბრენდი EnergyBoost, რომელიც ძირის შუალედურ მასალად იყენებს ქაფიან TPU-ს (სავაჭრო დასახელება infinergy). 80-85 Shore A სიმტკიცის მქონე პოლიეთერული TPU-ს სუბსტრატად გამოყენების გამო, EVA ძირის შუალედურ ძირებთან შედარებით, ქაფიან TPU ძირებს შეუძლიათ შეინარჩუნონ კარგი ელასტიურობა და რბილობა 0 ℃-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, რაც აუმჯობესებს ტარების კომფორტს და ფართოდ არის აღიარებული ბაზარზე.
2. ბოჭკოვანი გამაგრებით მოდიფიცირებული TPU კომპოზიტური მასალა
TPU-ს კარგი დარტყმაგამძლეობა აქვს, თუმცა ზოგიერთ შემთხვევაში საჭიროა მაღალი ელასტიურობის მოდული და ძალიან მყარი მასალები. მინის ბოჭკოვანი გამაგრების მოდიფიკაცია მასალების ელასტიურობის მოდულის გასაზრდელად ფართოდ გამოყენებული ტექნიკაა. მოდიფიკაციის გზით შესაძლებელია თერმოპლასტიკური კომპოზიტური მასალების მიღება მრავალი უპირატესობით, როგორიცაა მაღალი ელასტიურობის მოდული, კარგი იზოლაცია, ძლიერი თბოგამძლეობა, კარგი ელასტიურობის აღდგენის მახასიათებლები, კარგი კოროზიისადმი მდგრადობა, დარტყმაგამძლეობა, დაბალი გაფართოების კოეფიციენტი და განზომილებიანი სტაბილურობა.
BASF-მა თავის პატენტში წარმოადგინა ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება მინის მოკლე ბოჭკოების გამოყენებით მაღალი მოდულის მინაბოჭკოვანი გამაგრებული TPU-ს დასამზადებლად. 83 Shore D სიმტკიცის TPU სინთეზირებული იქნა პოლიტეტრაფტორეთილენგლიკოლის (PTMEG, Mn=1000), MDI-ის და 1,4-ბუტანდიოლის (BDO) ნედლეულთან 1,3-პროპანდიოლთან შერევით. ეს TPU შეურიეს მინის ბოჭკოს 52:48 მასის თანაფარდობით, რათა მიღებულ იქნას კომპოზიტური მასალა 18.3 GPa ელასტიურობის მოდულით და 244 MPa დაჭიმვის სიმტკიცით.
მინის ბოჭკოს გარდა, არსებობს ცნობები ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტური TPU-ს გამოყენებით დამზადებული პროდუქტების შესახებ, როგორიცაა Covestro-ს Maezio ნახშირბადის ბოჭკოვანი/TPU კომპოზიტური დაფა, რომელსაც აქვს 100 გპა-მდე ელასტიურობის მოდული და უფრო დაბალი სიმკვრივე, ვიდრე ლითონებს.
3. ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე TPU
TPU-ს აქვს მაღალი სიმტკიცე, მაღალი სიმტკიცე, შესანიშნავი ცვეთამედეგობა და სხვა თვისებები, რაც მას მავთულხლართებისა და კაბელებისთვის ძალიან შესაფერის გარსის მასალად აქცევს. თუმცა, ისეთ გამოყენების სფეროებში, როგორიცაა დამტენი სადგურები, საჭიროა უფრო მაღალი ცეცხლგამძლეობა. TPU-ს ცეცხლგამძლე მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად, როგორც წესი, ორი გზა არსებობს. ერთი არის რეაქტიული ცეცხლგამძლე მოდიფიკაცია, რომელიც გულისხმობს ცეცხლგამძლე მასალების, როგორიცაა პოლიოლები ან იზოციანატები, რომლებიც შეიცავს ფოსფორს, აზოტს და სხვა ელემენტებს, შეყვანას TPU-ს სინთეზში ქიმიური ბმების მეშვეობით; მეორე არის დანამატური ცეცხლგამძლე მოდიფიკაცია, რომელიც გულისხმობს TPU-ს გამოყენებას სუბსტრატად და ცეცხლგამძლე საშუალებების დამატებას დნობის შესარევად.
რეაქტიულ მოდიფიკაციას შეუძლია შეცვალოს TPU-ს სტრუქტურა, მაგრამ როდესაც დანამატის ცეცხლგამძლე ნივთიერების რაოდენობა დიდია, TPU-ს სიმტკიცე მცირდება, დამუშავების ეფექტურობა უარესდება და მცირე რაოდენობის დამატებით საჭირო ცეცხლგამძლეობის დონის მიღწევა შეუძლებელია. ამჟამად, არ არსებობს კომერციულად ხელმისაწვდომი მაღალი ცეცხლგამძლე პროდუქტი, რომელიც ნამდვილად დააკმაყოფილებს დამტენი სადგურების გამოყენებას.
ყოფილმა Bayer MaterialScience-მა (ახლანდელი Kostron) ერთხელ პატენტში წარმოადგინა ფოსფინის ოქსიდის ბაზაზე დაფუძნებული ორგანული ფოსფორის შემცველი პოლიოლი (IHPO). IHPO-სგან, PTMEG-1000-ისგან, 4,4'-MDI-სგან და BDO-სგან სინთეზირებული პოლიეთერული TPU გამოირჩევა შესანიშნავი ცეცხლგამძლეობით და მექანიკური თვისებებით. ექსტრუზიის პროცესი გლუვია და პროდუქტის ზედაპირიც გლუვია.
ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე TPU-ს მოსამზადებლად ამჟამად ყველაზე ხშირად გამოყენებული ტექნიკური გზა ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე TPU-ს დამატებაა. როგორც წესი, ფოსფორზე, აზოტზე, სილიციუმზე და ბორზე დაფუძნებული ცეცხლგამძლე საშუალებები შერეულია ან ლითონის ჰიდროქსიდები გამოიყენება ცეცხლგამძლე საშუალებებად. TPU-ს თანდაყოლილი აალებადობის გამო, წვის დროს სტაბილური ცეცხლგამძლე ფენის შესაქმნელად ხშირად საჭიროა ცეცხლგამძლე შემავსებლის 30%-ზე მეტი რაოდენობა. თუმცა, როდესაც დამატებული ცეცხლგამძლე ნივთიერების რაოდენობა დიდია, ცეცხლგამძლე ნივთიერება არათანაბრად ნაწილდება TPU სუბსტრატში და ცეცხლგამძლე TPU-ს მექანიკური თვისებები იდეალური არ არის, რაც ასევე ზღუდავს მის გამოყენებას და პოპულარიზაციას ისეთ სფეროებში, როგორიცაა შლანგები, ფირები და კაბელები.
BASF-ის პატენტი წარმოგვიდგენს ცეცხლგამძლე TPU ტექნოლოგიას, რომელიც აერთიანებს მელამინის პოლიფოსფატს და ფოსფინის მჟავას ფოსფორის შემცველ წარმოებულს, როგორც ცეცხლგამძლე საშუალებებს, TPU-სთან, რომლის საშუალო მოლეკულური წონა 150 კდა-ზე მეტია. აღმოჩნდა, რომ ცეცხლგამძლეობის მახასიათებლები მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცის მიღწევის პარალელურად.
მასალის დაჭიმვის სიმტკიცის კიდევ უფრო გასაძლიერებლად, BASF-ის პატენტი წარმოგვიდგენს იზოციანატების შემცველი ჯვარედინი შემაკავშირებელი აგენტის მასტერბეჩის მომზადების მეთოდს. ამ ტიპის მასტერბეჩის 2%-ის დამატება UL94V-0 ცეცხლგამძლეობის მოთხოვნებს აკმაყოფილებს შემადგენლობას, რაც მასალის დაჭიმვის სიმტკიცეს 35 მპა-დან 40 მპა-მდე ზრდის, V-0 ცეცხლგამძლეობის შენარჩუნებით.
ცეცხლგამძლე TPU-ს თერმული დაბერებისადმი მდგრადობის გასაუმჯობესებლად, პატენტიLinghua-ს ახალი მასალების კომპანიაასევე წარმოგიდგენთ ზედაპირულად დაფარული ლითონის ჰიდროქსიდების ცეცხლგამძლე საშუალებებად გამოყენების მეთოდს. ცეცხლგამძლე TPU-ს ჰიდროლიზისადმი მდგრადობის გასაუმჯობესებლად,Linghua-ს ახალი მასალების კომპანიალითონის კარბონატი სხვა პატენტის განაცხადში მელამინის ცეცხლგამძლე საშუალების დამატების საფუძველზე შემოიღო.
4. TPU ავტომობილის საღებავის დამცავი ფირისთვის
ავტომობილის საღებავის დამცავი ფირი არის დამცავი ფირი, რომელიც იცვლის საღებავის ზედაპირს ჰაერისგან დაყენების შემდეგ, ხელს უშლის მჟავა წვიმას, დაჟანგვას, ნაკაწრებს და უზრუნველყოფს საღებავის ზედაპირის ხანგრძლივ დაცვას. მისი მთავარი ფუნქციაა ავტომობილის საღებავის ზედაპირის დაცვა დაყენების შემდეგ. საღებავის დამცავი ფირი, როგორც წესი, შედგება სამი ფენისგან: ზედაპირზე თვითაღდგენილი საფარი, შუაში პოლიმერული ფირი და ქვედა ფენაზე აკრილის წნევისადმი მგრძნობიარე წებოვანი ნივთიერება. TPU არის ერთ-ერთი მთავარი მასალა შუალედური პოლიმერული ფირების მოსამზადებლად.
საღებავის დამცავ ფირში გამოყენებული TPU-ს მახასიათებლების მოთხოვნებია: ნაკაწრებისადმი მდგრადობა, მაღალი გამჭვირვალობა (სინათლის გამტარობა >95%), დაბალი ტემპერატურის მოქნილობა, მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა, დაჭიმვის სიმტკიცე >50 მპა, წაგრძელება >400% და Shore A სიმტკიცის დიაპაზონი 87-93; ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლებია ამინდისადმი მდგრადობა, რაც მოიცავს ულტრაიისფერი გამოსხივების, თერმული ჟანგვითი დეგრადაციის და ჰიდროლიზისადმი მდგრადობას.
ამჟამად დაძველებული პროდუქტებია ალიფატური TPU, რომელიც მზადდება დიციკლოჰექსილ დიიზოციანატისგან (H12MDI) და პოლიკაპროლაქტონის დიოლისგან, როგორც ნედლეულისგან. ჩვეულებრივი არომატული TPU შესამჩნევად ყვითლდება ულტრაიისფერი დასხივების ერთი დღის შემდეგ, ხოლო ავტომობილის შესაფუთი ფირისთვის გამოყენებული ალიფატური TPU ინარჩუნებს გაყვითლების კოეფიციენტს მნიშვნელოვანი ცვლილებების გარეშე იმავე პირობებში.
პოლი (ε-კაპროლაქტონის) TPU-ს პოლიეთერულ და პოლიესტერის TPU-სთან შედარებით უფრო დაბალანსებული მახასიათებლები აქვს. ერთი მხრივ, მას შეუძლია აჩვენოს ჩვეულებრივი პოლიესტერის TPU-ს შესანიშნავი ცრემლგამძლეობა, ხოლო მეორე მხრივ, ის ასევე ავლენს პოლიეთერის TPU-ს გამორჩეულ დაბალი შეკუმშვის მუდმივ დეფორმაციას და მაღალ უკუსვლის მაჩვენებელს, რის გამოც იგი ფართოდ გამოიყენება ბაზარზე.
ბაზრის სეგმენტაციის შემდეგ პროდუქტის ეკონომიურობის განსხვავებული მოთხოვნების გამო, ზედაპირის საფარის ტექნოლოგიის გაუმჯობესებასთან და წებოვანი ფორმულის რეგულირების შესაძლებლობასთან ერთად, მომავალში ასევე არსებობს შესაძლებლობა, რომ საღებავის დამცავ ფირებზე გამოყენებულ იქნას პოლიეთერის ან ჩვეულებრივი პოლიესტერის H12MDI ალიფატური TPU.
5. ბიობაზირებული TPU
ბიოზე დაფუძნებული TPU-ს მომზადების გავრცელებული მეთოდია პოლიმერიზაციის პროცესში ბიოზე დაფუძნებული მონომერების ან შუალედური პროდუქტების შეყვანა, როგორიცაა ბიოზე დაფუძნებული იზოციანატები (როგორიცაა MDI, PDI), ბიოზე დაფუძნებული პოლიოლები და ა.შ. მათ შორის, ბიოზე დაფუძნებული იზოციანატები შედარებით იშვიათია ბაზარზე, ხოლო ბიოზე დაფუძნებული პოლიოლები უფრო გავრცელებულია.
ბიო-იზოციანატების თვალსაზრისით, ჯერ კიდევ 2000 წელს, BASF-მა, Covestro-მ და სხვებმა დიდი ძალისხმევა ჩადეს PDI-ს კვლევაში და PDI პროდუქტების პირველი პარტია ბაზარზე 2015-2016 წლებში გამოვიდა. Wanhua Chemical-მა შეიმუშავა 100%-ით ბიო-TPU პროდუქტები სიმინდის მარცვლებისგან დამზადებული ბიო-იზოციანატების გამოყენებით.
ბიოზე დაფუძნებული პოლიოლების თვალსაზრისით, ის მოიცავს ბიოზე დაფუძნებულ პოლიტეტრაფლუორეთილენს (PTMEG), ბიოზე დაფუძნებულ 1,4-ბუტანდიოლს (BDO), ბიოზე დაფუძნებულ 1,3-პროპანდიოლს (PDO), ბიოზე დაფუძნებულ პოლიესტერულ პოლიოლებს, ბიოზე დაფუძნებულ პოლიეთერულ პოლიოლებს და ა.შ.
ამჟამად, მრავალმა TPU მწარმოებელმა გამოუშვა ბიოზე დაფუძნებული TPU, რომლის მუშაობა შედარებადია ტრადიციულ პეტროქიმიკატებზე დაფუძნებულ TPU-სთან. ამ ბიოზე დაფუძნებულ TPU-ებს შორის მთავარი განსხვავება ბიოზე დაფუძნებული შემცველობის დონეა, რომელიც ზოგადად მერყეობს 30%-დან 40%-მდე, ზოგი კი უფრო მაღალ დონესაც კი აღწევს. ტრადიციულ პეტროქიმიკატებზე დაფუძნებულ TPU-სთან შედარებით, ბიოზე დაფუძნებულ TPU-ს აქვს ისეთი უპირატესობები, როგორიცაა ნახშირბადის გამონაბოლქვის შემცირება, ნედლეულის მდგრადი რეგენერაცია, მწვანე წარმოება და რესურსების დაზოგვა. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical დაLinghua ახალი მასალებიმათ გამოუშვეს ბიოზე დაფუძნებული TPU ბრენდები და ნახშირბადის შემცირება და მდგრადობა ასევე წარმოადგენს TPU-ს განვითარების ძირითად მიმართულებებს მომავალში.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 9 აგვისტო