TPU é um elastômero termoplástico de poliuretano, que é um copolímero em bloco multifásico composto de diisocianatos, polióis e extensores de cadeia. Como um elastômero de alto desempenho, o TPU tem uma ampla gama de produtos downstream e é amplamente utilizado em necessidades diárias, equipamentos esportivos, brinquedos, materiais decorativos e outros campos, como materiais para calçados, mangueiras, cabos, dispositivos médicos, etc.
Atualmente, os principais fabricantes de matérias-primas de TPU incluem BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua Novos Materiais, e assim por diante. Com o layout e a expansão da capacidade das empresas nacionais, a indústria de TPU é atualmente altamente competitiva. No entanto, no campo de aplicações de ponta, ainda depende de importações, que também é uma área em que a China precisa de avanços. Vamos falar sobre as perspectivas futuras do mercado de produtos TPU.
1. Espuma supercrítica E-TPU
Em 2012, a Adidas e a BASF desenvolveram em conjunto a marca de tênis de corrida EnergyBoost, que usa espuma de TPU (nome comercial infinergy) como material da entressola. Devido ao uso de poliéter TPU com dureza Shore A de 80-85 como substrato, em comparação com as entressolas de EVA, as entressolas de espuma de TPU ainda podem manter boa elasticidade e suavidade em ambientes abaixo de 0 ℃, o que melhora o conforto de uso e é amplamente reconhecido em o mercado.
2. Material compósito TPU modificado reforçado com fibra
O TPU tem boa resistência ao impacto, mas em algumas aplicações são necessários alto módulo de elasticidade e materiais muito duros. A modificação do reforço de fibra de vidro é uma técnica comumente usada para aumentar o módulo de elasticidade dos materiais. Através da modificação, podem ser obtidos materiais compósitos termoplásticos com muitas vantagens, como alto módulo de elasticidade, bom isolamento, forte resistência ao calor, bom desempenho de recuperação elástica, boa resistência à corrosão, resistência ao impacto, baixo coeficiente de expansão e estabilidade dimensional.
A BASF introduziu em sua patente uma tecnologia para preparar TPU reforçado com fibra de vidro de alto módulo usando fibras curtas de vidro. Um TPU com dureza Shore D de 83 foi sintetizado misturando politetrafluoroetilenoglicol (PTMEG, Mn = 1000), MDI e 1,4-butanodiol (BDO) com 1,3-propanodiol como matéria-prima. Este TPU foi composto com fibra de vidro na proporção de massa de 52:48 para obter um material compósito com módulo de elasticidade de 18,3 GPa e resistência à tração de 244 MPa.
Além da fibra de vidro, também há relatos de produtos que utilizam TPU composto de fibra de carbono, como a placa composta de fibra de carbono/TPU Maezio da Covestro, que possui módulo de elasticidade de até 100GPa e densidade inferior à dos metais.
3. TPU retardador de chama sem halogênio
O TPU possui alta resistência, alta tenacidade, excelente resistência ao desgaste e outras propriedades, tornando-o um material de bainha muito adequado para fios e cabos. Mas em campos de aplicação como estações de carregamento, é necessário um maior retardamento de chama. Geralmente existem duas maneiras de melhorar o desempenho retardador de chama do TPU. Uma é a modificação reativa do retardador de chama, que envolve a introdução de materiais retardadores de chama, como polióis ou isocianatos contendo fósforo, nitrogênio e outros elementos na síntese de TPU por meio de ligação química; A segunda é a modificação aditiva do retardador de chama, que envolve o uso de TPU como substrato e a adição de retardadores de chama para mistura por fusão.
A modificação reativa pode alterar a estrutura do TPU, mas quando a quantidade de retardador de chama aditivo é grande, a resistência do TPU diminui, o desempenho do processamento se deteriora e a adição de uma pequena quantidade não pode atingir o nível de retardador de chama necessário. Atualmente, não existe nenhum produto com alto retardador de chama disponível comercialmente que possa realmente atender à aplicação de estações de carregamento.
A ex-Bayer MaterialScience (agora Kostron) certa vez introduziu em uma patente um poliol contendo fósforo orgânico (IHPO) baseado em óxido de fosfina. O poliéter TPU sintetizado a partir de IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI e BDO apresenta excelente retardamento de chama e propriedades mecânicas. O processo de extrusão é suave e a superfície do produto é lisa.
A adição de retardadores de chama sem halogênio é atualmente a rota técnica mais comumente usada para preparar TPU retardador de chama sem halogênio. Geralmente, retardadores de chama à base de fósforo, à base de nitrogênio, à base de silício e à base de boro são compostos ou hidróxidos metálicos são usados como retardadores de chama. Devido à inflamabilidade inerente do TPU, muitas vezes é necessária uma quantidade de enchimento retardador de chama superior a 30% para formar uma camada retardadora de chama estável durante a combustão. No entanto, quando a quantidade de retardador de chama adicionado é grande, o retardador de chama é disperso de forma desigual no substrato TPU, e as propriedades mecânicas do TPU retardador de chama não são ideais, o que também limita sua aplicação e promoção em campos como mangueiras, filmes e cabos.
A patente da BASF introduz uma tecnologia de TPU retardador de chama, que combina polifosfato de melamina e um derivado do ácido fosfínico contendo fósforo como retardadores de chama com TPU com peso molecular médio superior a 150kDa. Verificou-se que o desempenho retardador de chama foi significativamente melhorado ao mesmo tempo em que alcançou alta resistência à tração.
Para aumentar ainda mais a resistência à tração do material, a patente da BASF introduz um método para preparar masterbatch de agente de reticulação contendo isocianatos. Adicionar 2% deste tipo de masterbatch a uma composição que atenda aos requisitos de retardante de chama UL94V-0 pode aumentar a resistência à tração do material de 35MPa para 40MPa, mantendo o desempenho do retardador de chama V-0.
Para melhorar a resistência ao envelhecimento térmico do TPU retardador de chama, a patente deEmpresa de Novos Materiais Linghuatambém introduz um método de utilização de hidróxidos metálicos com revestimento superficial como retardadores de chama. A fim de melhorar a resistência à hidrólise do TPU retardador de chama,Empresa de Novos Materiais Linghuaintroduziu carbonato de metal com base na adição de retardador de chama de melamina em outro pedido de patente.
4. TPU para filme de proteção de pintura automotiva
A película protetora para pintura de automóveis é uma película protetora que isola a superfície da pintura do ar após a instalação, evita chuva ácida, oxidação, arranhões e fornece proteção duradoura para a superfície da pintura. Sua principal função é proteger a superfície da pintura do carro após a instalação. O filme de proteção de pintura geralmente consiste em três camadas, com um revestimento autocurativo na superfície, um filme de polímero no meio e um adesivo acrílico sensível à pressão na camada inferior. O TPU é um dos principais materiais para a preparação de filmes poliméricos intermediários.
Os requisitos de desempenho para TPU usado em filmes de proteção de pintura são os seguintes: resistência a arranhões, alta transparência (transmitância de luz> 95%), flexibilidade em baixas temperaturas, resistência a altas temperaturas, resistência à tração> 50MPa, alongamento> 400% e Shore A faixa de dureza de 87-93; O desempenho mais importante é a resistência às intempéries, que inclui resistência ao envelhecimento UV, degradação oxidativa térmica e hidrólise.
Os produtos atualmente maduros são TPU alifático preparado a partir de diisocianato de diciclohexila (H12MDI) e diol policaprolactona como matéria-prima. O TPU aromático comum fica visivelmente amarelo após um dia de irradiação UV, enquanto o TPU alifático usado para películas de automóveis pode manter seu coeficiente de amarelecimento sem alterações significativas nas mesmas condições.
O TPU poli (ε – caprolactona) tem um desempenho mais equilibrado em comparação ao TPU de poliéter e poliéster. Por um lado, pode apresentar excelente resistência ao rasgo do TPU de poliéster comum, enquanto, por outro lado, também demonstra excelente deformação permanente de baixa compressão e alto desempenho de rebote do TPU de poliéter, sendo assim amplamente utilizado no mercado.
Devido aos diferentes requisitos de custo-benefício do produto após a segmentação do mercado, com a melhoria da tecnologia de revestimento de superfície e capacidade de ajuste da fórmula adesiva, há também uma chance de TPU alifático H12MDI de poliéter ou poliéster comum ser aplicado em filmes de proteção de pintura no futuro.
5. TPU de base biológica
O método comum para preparar TPU de base biológica é introduzir monômeros ou intermediários de base biológica durante o processo de polimerização, como isocianatos de base biológica (como MDI, PDI), polióis de base biológica, etc. mercado, enquanto os polióis de base biológica são mais comuns.
Em termos de isocianatos de base biológica, já em 2000, a BASF, Covestro e outros investiram muito esforço na investigação de PDI, e o primeiro lote de produtos de PDI foi colocado no mercado em 2015-2016. A Wanhua Chemical desenvolveu produtos de TPU 100% de base biológica usando PDI de base biológica feito de restos de milho.
Em termos de polióis de base biológica, inclui politetrafluoroetileno de base biológica (PTMEG), 1,4-butanodiol de base biológica (BDO), 1,3-propanodiol de base biológica (PDO), polióis de poliéster de base biológica, polióis de poliéter de base biológica, etc.
Atualmente, vários fabricantes de TPU lançaram TPU de base biológica, cujo desempenho é comparável ao TPU tradicional de base petroquímica. A principal diferença entre estes TPUs de base biológica reside no nível de conteúdo de base biológica, geralmente variando de 30% a 40%, com alguns até atingindo níveis mais elevados. Comparado ao TPU tradicional de base petroquímica, o TPU de base biológica tem vantagens como redução de emissões de carbono, regeneração sustentável de matérias-primas, produção verde e conservação de recursos. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical eLinghua Novos Materiaislançaram suas marcas de TPU de base biológica, e a redução de carbono e a sustentabilidade também são direções importantes para o desenvolvimento de TPU no futuro.
Horário da postagem: 09/08/2024