TPU को भविष्यको विकासको लागि प्रमुख दिशानिर्देशहरू

TPU एक पोलियुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर हो, जुन डायसोसाइनेट्स, पोलियोल र चेन एक्सटेन्डरहरू मिलेर बनेको मल्टिफेज ब्लक कोपोलिमर हो। उच्च-प्रदर्शन इलास्टोमरको रूपमा, TPU मा डाउनस्ट्रीम उत्पादन निर्देशनहरूको विस्तृत दायरा छ र दैनिक आवश्यकताहरू, खेलकुद उपकरणहरू, खेलौनाहरू, सजावटी सामग्रीहरू, र जुत्ता सामग्रीहरू, नलीहरू, केबलहरू, चिकित्सा उपकरणहरू, आदि जस्ता अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

हाल, मुख्य TPU कच्चा पदार्थ उत्पादकहरूमा BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua नयाँ सामग्री, आदि। घरेलु उद्यमहरूको लेआउट र क्षमता विस्तारको साथ, TPU उद्योग हाल अत्यधिक प्रतिस्पर्धी छ। यद्यपि, उच्च-अन्त अनुप्रयोग क्षेत्रमा, यो अझै पनि आयातमा निर्भर छ, जुन चीनले सफलता हासिल गर्न आवश्यक क्षेत्र पनि हो। TPU उत्पादनहरूको भविष्यको बजार सम्भावनाहरूको बारेमा कुरा गरौं।

१. सुपरक्रिटिकल फोमिङ ई-टीपीयू

२०१२ मा, एडिडास र BASF ले संयुक्त रूपमा दौडने जुत्ता ब्रान्ड EnergyBoost विकास गरे, जसले मिडसोल सामग्रीको रूपमा फोम गरिएको TPU (ट्रेड नेम इन्फिनर्जी) प्रयोग गर्दछ। EVA मिडसोलहरूको तुलनामा, सब्सट्रेटको रूपमा ८०-८५ को शोर A कठोरता भएको पोलिथर TPU प्रयोग गरिएको कारणले गर्दा, फोम गरिएको TPU मिडसोलहरूले ० ℃ भन्दा कम वातावरणमा पनि राम्रो लोच र कोमलता कायम राख्न सक्छन्, जसले लगाउने आरामलाई सुधार गर्छ र बजारमा व्यापक रूपमा मान्यता प्राप्त छ।
२. फाइबर प्रबलित परिमार्जित TPU कम्पोजिट सामग्री

TPU मा राम्रो प्रभाव प्रतिरोध छ, तर केही अनुप्रयोगहरूमा, उच्च लोचदार मोड्युलस र धेरै कडा सामग्रीहरू आवश्यक पर्दछ। ग्लास फाइबर सुदृढीकरण परिमार्जन सामग्रीको लोचदार मोड्युलस बढाउनको लागि सामान्यतया प्रयोग हुने प्रविधि हो। परिमार्जन मार्फत, उच्च लोचदार मोड्युलस, राम्रो इन्सुलेशन, बलियो ताप प्रतिरोध, राम्रो लोचदार रिकभरी प्रदर्शन, राम्रो जंग प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोध, विस्तारको कम गुणांक, र आयामी स्थिरता जस्ता धेरै फाइदाहरू भएका थर्मोप्लास्टिक कम्पोजिट सामग्रीहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ।

BASF ले आफ्नो पेटेन्टमा गिलास छोटो फाइबर प्रयोग गरेर उच्च मोड्युलस फाइबरग्लास प्रबलित TPU तयार गर्ने प्रविधि प्रस्तुत गरेको छ। ८३ को शोर D कठोरता भएको TPU लाई कच्चा पदार्थको रूपमा पोलिटेट्राफ्लोरोइथिलीन ग्लाइकोल (PTMEG, Mn=१०००), MDI, र १,४-ब्युटेनेडियोल (BDO) लाई १,३-प्रोपेनेडियोलसँग मिसाएर संश्लेषित गरिएको थियो। यो TPU लाई १८.३ GPa को लोचदार मोड्युलस र २४४ MPa को तन्य शक्ति भएको कम्पोजिट सामग्री प्राप्त गर्न ५२:४८ को द्रव्यमान अनुपातमा गिलास फाइबरसँग मिश्रित गरिएको थियो।

गिलास फाइबरको अतिरिक्त, कार्बन फाइबर कम्पोजिट TPU प्रयोग गर्ने उत्पादनहरूको रिपोर्ट पनि छ, जस्तै कोभेस्ट्रोको मेजियो कार्बन फाइबर/TPU कम्पोजिट बोर्ड, जसको लोचदार मोड्युलस १००GPa सम्म हुन्छ र धातुहरू भन्दा कम घनत्व हुन्छ।
३. हलोजन मुक्त ज्वाला retardant TPU

TPU मा उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध र अन्य गुणहरू छन्, जसले गर्दा यो तार र केबलहरूको लागि धेरै उपयुक्त म्यान सामग्री हो। तर चार्जिङ स्टेशनहरू जस्ता अनुप्रयोग क्षेत्रहरूमा, उच्च ज्वाला प्रतिरोध आवश्यक छ। TPU को ज्वाला प्रतिरोधी कार्यसम्पादन सुधार गर्ने सामान्यतया दुई तरिकाहरू छन्। एउटा प्रतिक्रियाशील ज्वाला प्रतिरोधी परिमार्जन हो, जसमा रासायनिक बन्धन मार्फत TPU को संश्लेषणमा फस्फोरस, नाइट्रोजन, र अन्य तत्वहरू भएका पोलियोल वा आइसोसाइनेट्स जस्ता ज्वाला प्रतिरोधी सामग्रीहरू परिचय गराउनु समावेश छ; दोस्रो additive ज्वाला प्रतिरोधी परिमार्जन हो, जसमा TPU लाई सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गर्नु र पग्लने मिश्रणको लागि ज्वाला प्रतिरोधीहरू थप्नु समावेश छ।

प्रतिक्रियाशील परिमार्जनले TPU को संरचना परिवर्तन गर्न सक्छ, तर जब additive ज्वाला retardant को मात्रा ठूलो हुन्छ, TPU को शक्ति घट्छ, प्रशोधन कार्यसम्पादन बिग्रन्छ, र थोरै मात्रा थप्दा आवश्यक ज्वाला retardant स्तर प्राप्त गर्न सक्दैन। हाल, चार्जिङ स्टेशनहरूको प्रयोगलाई साँच्चै पूरा गर्न सक्ने कुनै व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध उच्च ज्वाला retardant उत्पादन छैन।

पूर्व बायर मटेरियल साइन्स (अहिले कोस्ट्रोन) ले एक पटक पेटेन्टमा फस्फिन अक्साइडमा आधारित पोलियोल (IHPO) भएको जैविक फस्फोरस प्रस्तुत गरेको थियो। IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI, र BDO बाट संश्लेषित पोलिथर TPU ले उत्कृष्ट ज्वाला प्रतिरोध र यान्त्रिक गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ। एक्सट्रुजन प्रक्रिया सहज छ, र उत्पादनको सतह सहज छ।

हलोजन-मुक्त ज्वाला retardants थप्नु हाल हलोजन-मुक्त ज्वाला retardant TPU तयार गर्न सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने प्राविधिक मार्ग हो। सामान्यतया, फस्फोरस आधारित, नाइट्रोजन आधारित, सिलिकन आधारित, बोरोन आधारित ज्वाला retardants मिश्रित हुन्छन् वा धातु हाइड्रोक्साइडहरू ज्वाला retardants को रूपमा प्रयोग गरिन्छ। TPU को अन्तर्निहित ज्वलनशीलताको कारण, दहनको समयमा स्थिर ज्वाला retardant तह बनाउन प्रायः 30% भन्दा बढी ज्वाला retardant भर्ने मात्रा आवश्यक पर्दछ। यद्यपि, जब ज्वाला retardant को मात्रा ठूलो हुन्छ, ज्वाला retardant TPU सब्सट्रेटमा असमान रूपमा फैलिएको हुन्छ, र ज्वाला retardant TPU को यांत्रिक गुणहरू आदर्श हुँदैनन्, जसले नली, फिल्म र केबल जस्ता क्षेत्रहरूमा यसको प्रयोग र पदोन्नतिलाई पनि सीमित गर्दछ।

BASF को पेटेन्टले ज्वाला-प्रतिरोधी TPU प्रविधि प्रस्तुत गर्दछ, जसले मेलामाइन पोलिफोस्फेट र फस्फिनिक एसिडको व्युत्पन्न फस्फोरसलाई ज्वाला प्रतिरोधीहरूको रूपमा TPU सँग मिसाउँछ जसको तौल औसत आणविक तौल १५०kDa भन्दा बढी हुन्छ। उच्च तन्य शक्ति प्राप्त गर्दा ज्वाला प्रतिरोधी कार्यसम्पादनमा उल्लेखनीय सुधार भएको पाइयो।

सामग्रीको तन्य शक्तिलाई अझ बढाउन, BASF को पेटेन्टले आइसोसाइनेट्स भएको क्रसलिङ्किङ एजेन्ट मास्टरब्याच तयार गर्ने विधि प्रस्तुत गर्दछ। यस प्रकारको मास्टरब्याचको २% UL94V-0 ज्वाला प्रतिरोधक आवश्यकताहरू पूरा गर्ने संरचनामा थप्दा V-0 ज्वाला प्रतिरोधक प्रदर्शन कायम राख्दै सामग्रीको तन्य शक्ति ३५MPa बाट ४०MPa सम्म बढाउन सकिन्छ।

ज्वाला-प्रतिरोधी TPU को ताप बुढ्यौली प्रतिरोध सुधार गर्न, को पेटेन्टलिंगुआ नयाँ सामग्री कम्पनीसतह लेपित धातु हाइड्रोक्साइडहरूलाई ज्वाला प्रतिरोधकको रूपमा प्रयोग गर्ने विधि पनि प्रस्तुत गर्दछ। ज्वाला-प्रतिरोधी TPU को हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध सुधार गर्न,लिंगुआ नयाँ सामग्री कम्पनीअर्को पेटेन्ट आवेदनमा मेलामाइन ज्वाला प्रतिरोधक थपेर धातु कार्बोनेट प्रस्तुत गरियो।

४. अटोमोटिभ पेन्ट प्रोटेक्शन फिल्मको लागि TPU

कार पेन्ट प्रोटेक्शन फिल्म एक सुरक्षात्मक फिल्म हो जसले स्थापना पछि पेन्ट सतहलाई हावाबाट अलग गर्छ, एसिड वर्षा, अक्सिडेशन, स्क्र्याचहरू रोक्छ, र पेन्ट सतहको लागि दीर्घकालीन सुरक्षा प्रदान गर्दछ। यसको मुख्य कार्य स्थापना पछि कार पेन्ट सतहलाई सुरक्षित गर्नु हो। पेन्ट प्रोटेक्शन फिल्ममा सामान्यतया तीन तहहरू हुन्छन्, सतहमा स्व-उपचार कोटिंग, बीचमा पोलिमर फिल्म, र तल्लो तहमा एक्रिलिक दबाब-संवेदनशील टाँस्ने। TPU मध्यवर्ती पोलिमर फिल्महरू तयार गर्ने मुख्य सामग्रीहरू मध्ये एक हो।

पेन्ट प्रोटेक्शन फिल्ममा प्रयोग हुने TPU को लागि कार्यसम्पादन आवश्यकताहरू निम्नानुसार छन्: स्क्र्याच प्रतिरोध, उच्च पारदर्शिता (प्रकाश प्रसारण>९५%), कम-तापमान लचिलोपन, उच्च-तापमान प्रतिरोध, तन्य शक्ति>५०MPa, लम्बाइ>४००%, र ८७-९३ को शोर ए कठोरता दायरा; सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कार्यसम्पादन मौसम प्रतिरोध हो, जसमा UV बुढ्यौली प्रतिरोध, थर्मल अक्सिडेटिभ डिग्रेडेसन, र हाइड्रोलिसिस समावेश छ।

हाल परिपक्व उत्पादनहरू कच्चा पदार्थको रूपमा डाइसाइक्लोहेक्साइल डायसोसाइनेट (H12MDI) र पोलिक्याप्रोल्याक्टोन डायोलबाट तयार पारिएको एलिफेटिक TPU हुन्। साधारण सुगन्धित TPU एक दिनको UV विकिरण पछि पहेंलो देखिन्छ, जबकि कार र्‍याप फिल्मको लागि प्रयोग गरिने एलिफेटिक TPU ले समान अवस्थाहरूमा महत्त्वपूर्ण परिवर्तनहरू बिना यसको पहेंलो गुणांक कायम राख्न सक्छ।
पोलिथर र पोलिथर TPU को तुलनामा पोलि (ε – क्याप्रोल्याक्टोन) TPU को प्रदर्शन बढी सन्तुलित छ। एकातिर, यसले साधारण पोलिथर TPU को उत्कृष्ट आँसु प्रतिरोध प्रदर्शन गर्न सक्छ, जबकि अर्कोतर्फ, यसले उत्कृष्ट कम कम्प्रेसन स्थायी विकृति र पोलिथर TPU को उच्च रिबाउन्ड प्रदर्शन पनि प्रदर्शन गर्दछ, यसरी बजारमा व्यापक रूपमा प्रयोग भइरहेको छ।

बजार विभाजन पछि उत्पादन लागत-प्रभावकारिताको लागि फरक आवश्यकताहरूको कारण, सतह कोटिंग प्रविधि र टाँस्ने सूत्र समायोजन क्षमतामा सुधारको साथ, भविष्यमा पेन्ट सुरक्षा फिल्महरूमा पोलिथर वा साधारण पलिएस्टर H12MDI एलिफेटिक TPU लागू गर्ने मौका पनि छ।

५. जैविक रूपमा आधारित TPU

जैविक आधारित TPU तयार गर्ने सामान्य विधि भनेको पोलिमराइजेशन प्रक्रियाको क्रममा जैविक आधारित मोनोमर वा मध्यवर्ती पदार्थहरू, जस्तै जैविक आधारित आइसोसाइनेट्स (जस्तै MDI, PDI), जैविक आधारित पोलियोलहरू, आदि परिचय गराउनु हो। ती मध्ये, जैविक आधारित आइसोसाइनेट्स बजारमा तुलनात्मक रूपमा दुर्लभ छन्, जबकि जैविक आधारित पोलियोलहरू बढी सामान्य छन्।

जैविक आइसोसाइनेट्सको सन्दर्भमा, २००० को सुरुवातमा, BASF, Covestro, र अन्यले PDI अनुसन्धानमा धेरै प्रयास गरेका थिए, र PDI उत्पादनहरूको पहिलो ब्याच २०१५-२०१६ मा बजारमा ल्याइएको थियो। वानहुआ केमिकलले मकैको स्टोभरबाट बनेको जैविक आधारित PDI प्रयोग गरेर १००% जैविक आधारित TPU उत्पादनहरू विकास गरेको छ।

जैविक आधारित पोलियोलको सन्दर्भमा, यसमा जैविक आधारित पोलिटेट्राफ्लुरोइथिलीन (PTMEG), जैविक आधारित १,४-ब्युटेनेडियोल (BDO), जैविक आधारित १,३-प्रोपेनेडियोल (PDO), जैविक आधारित पोलिएस्टर पोलियोल, जैविक आधारित पोलिथर पोलियोल, आदि समावेश छन्।

हाल, धेरै TPU निर्माताहरूले जैव-आधारित TPU सुरु गरेका छन्, जसको प्रदर्शन परम्परागत पेट्रोकेमिकल-आधारित TPU सँग तुलना गर्न सकिन्छ। यी जैव-आधारित TPU हरू बीचको मुख्य भिन्नता जैव-आधारित सामग्रीको स्तरमा निहित छ, सामान्यतया 30% देखि 40% सम्म, केहीले उच्च स्तरहरू पनि प्राप्त गर्छन्। परम्परागत पेट्रोकेमिकल-आधारित TPU को तुलनामा, जैव-आधारित TPU मा कार्बन उत्सर्जन घटाउने, कच्चा पदार्थको दिगो पुनर्जनन, हरियो उत्पादन, र स्रोत संरक्षण जस्ता फाइदाहरू छन्। BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua केमिकल, रLinghua नयाँ सामग्रीआफ्नो जैविक आधारित TPU ब्रान्डहरू सुरु गरेका छन्, र कार्बन न्यूनीकरण र दिगोपन पनि भविष्यमा TPU विकासको लागि प्रमुख दिशाहरू हुन्।