टीपीयूच्या भविष्यातील विकासासाठी प्रमुख दिशानिर्देश

TPU हा एक पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर आहे, जो डायसोसायनेट्स, पॉलीओल्स आणि चेन एक्सटेंडर्सपासून बनलेला एक मल्टीफेज ब्लॉक कोपॉलिमर आहे. उच्च-कार्यक्षमता असलेला इलास्टोमर म्हणून, TPU मध्ये डाउनस्ट्रीम उत्पादन दिशानिर्देशांची विस्तृत श्रेणी आहे आणि दैनंदिन गरजा, क्रीडा उपकरणे, खेळणी, सजावटीचे साहित्य आणि इतर क्षेत्रात, जसे की शू साहित्य, नळी, केबल्स, वैद्यकीय उपकरणे इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

सध्या, मुख्य TPU कच्च्या मालाच्या उत्पादकांमध्ये BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, यांचा समावेश आहे.लिंगुआ नवीन साहित्य, इत्यादी. देशांतर्गत उद्योगांच्या लेआउट आणि क्षमता विस्तारामुळे, TPU उद्योग सध्या अत्यंत स्पर्धात्मक आहे. तथापि, उच्च-स्तरीय अनुप्रयोग क्षेत्रात, ते अजूनही आयातीवर अवलंबून आहे, जे एक असे क्षेत्र आहे ज्यामध्ये चीनला प्रगती साध्य करण्याची आवश्यकता आहे. TPU उत्पादनांच्या भविष्यातील बाजारपेठेतील शक्यतांबद्दल बोलूया.

१. सुपरक्रिटिकल फोमिंग ई-टीपीयू

२०१२ मध्ये, अॅडिडास आणि BASF ने संयुक्तपणे रनिंग शू ब्रँड एनर्जीबूस्ट विकसित केला, जो मिडसोल मटेरियल म्हणून फोम केलेले TPU (ट्रेड नेम इन्फिनर्जी) वापरतो. EVA मिडसोलच्या तुलनेत, सब्सट्रेट म्हणून ८०-८५ च्या शोर A कडकपणासह पॉलिथर TPU वापरल्यामुळे, फोम केलेले TPU मिडसोल ० ℃ पेक्षा कमी वातावरणातही चांगली लवचिकता आणि मऊपणा राखू शकतात, ज्यामुळे परिधान आराम सुधारतो आणि बाजारात मोठ्या प्रमाणावर ओळखले जाते.
२. फायबर रीइन्फोर्स्ड मॉडिफाइड टीपीयू कंपोझिट मटेरियल

TPU मध्ये चांगला प्रभाव प्रतिकार असतो, परंतु काही अनुप्रयोगांमध्ये, उच्च लवचिक मापांक आणि खूप कठीण पदार्थ आवश्यक असतात. ग्लास फायबर रीइन्फोर्समेंट मॉडिफिकेशन हे पदार्थांचे लवचिक मापांक वाढवण्यासाठी सामान्यतः वापरले जाणारे तंत्र आहे. सुधारणेद्वारे, उच्च लवचिक मापांक, चांगले इन्सुलेशन, मजबूत उष्णता प्रतिरोधकता, चांगले लवचिक पुनर्प्राप्ती कार्यप्रदर्शन, चांगले गंज प्रतिरोधकता, प्रभाव प्रतिरोधकता, कमी विस्तार गुणांक आणि मितीय स्थिरता असे अनेक फायदे असलेले थर्मोप्लास्टिक संमिश्र साहित्य मिळवता येते.

BASF ने त्यांच्या पेटंटमध्ये काचेच्या लहान तंतूंचा वापर करून उच्च मापांक फायबरग्लास प्रबलित TPU तयार करण्यासाठी एक तंत्रज्ञान सादर केले आहे. 83 च्या शोर D कडकपणासह एक TPU कच्चा माल म्हणून पॉलीटेट्राफ्लोरोइथिलीन ग्लायकोल (PTMEG, Mn=1000), MDI आणि 1,4-ब्युटेनेडिओल (BDO) 1,3-प्रोपेनेडिओलसह मिसळून संश्लेषित केले गेले. या TPU ला 52:48 च्या वस्तुमान प्रमाणात ग्लास फायबरसह एकत्रित केले गेले जेणेकरून 18.3 GPa च्या लवचिक मापांक आणि 244 MPa च्या तन्य शक्तीसह संमिश्र सामग्री मिळेल.

काचेच्या फायबर व्यतिरिक्त, कार्बन फायबर कंपोझिट TPU वापरणाऱ्या उत्पादनांचे अहवाल देखील आहेत, जसे की कोव्हेस्ट्रोचे मेझिओ कार्बन फायबर/TPU कंपोझिट बोर्ड, ज्याचे लवचिक मापांक 100GPa पर्यंत असते आणि धातूंपेक्षा कमी घनता असते.
३. हॅलोजन मुक्त ज्वालारोधक टीपीयू

टीपीयूमध्ये उच्च शक्ती, उच्च कडकपणा, उत्कृष्ट पोशाख प्रतिरोधकता आणि इतर गुणधर्म आहेत, ज्यामुळे ते वायर आणि केबल्ससाठी एक अतिशय योग्य आवरण सामग्री बनते. परंतु चार्जिंग स्टेशनसारख्या अनुप्रयोग क्षेत्रात, उच्च ज्वाला रोधकता आवश्यक आहे. टीपीयूची ज्वाला रोधक कार्यक्षमता सुधारण्याचे सामान्यतः दोन मार्ग आहेत. एक म्हणजे प्रतिक्रियाशील ज्वाला रोधक सुधारणा, ज्यामध्ये रासायनिक बंधनाद्वारे टीपीयूच्या संश्लेषणात फॉस्फरस, नायट्रोजन आणि इतर घटक असलेले पॉलीओल्स किंवा आयसोसायनेट्स सारख्या ज्वाला रोधक पदार्थांचा समावेश करणे समाविष्ट आहे; दुसरे म्हणजे अ‍ॅडिटीव्ह ज्वाला रोधक सुधारणा, ज्यामध्ये टीपीयूचा सब्सट्रेट म्हणून वापर करणे आणि वितळण्यासाठी ज्वाला रोधक जोडणे समाविष्ट आहे.

रिअ‍ॅक्टिव्ह मॉडिफिकेशनमुळे TPU ची रचना बदलू शकते, परंतु जेव्हा अॅडिटीव्ह फ्लेम रिटार्डंटचे प्रमाण जास्त असते, तेव्हा TPU ची ताकद कमी होते, प्रक्रिया कार्यक्षमता खराब होते आणि थोड्या प्रमाणात जोडल्याने आवश्यक ज्वालारोधक पातळी साध्य होऊ शकत नाही. सध्या, चार्जिंग स्टेशनच्या वापराची खरोखर पूर्तता करू शकणारे कोणतेही उच्च ज्वालारोधक उत्पादन व्यावसायिकरित्या उपलब्ध नाही.

पूर्वीच्या बायर मटेरियल सायन्सने (आता कोस्ट्रॉन) एकदा पेटंटमध्ये फॉस्फिन ऑक्साईडवर आधारित पॉलिओल (IHPO) असलेले सेंद्रिय फॉस्फरस सादर केले होते. IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI आणि BDO पासून संश्लेषित केलेले पॉलिथर TPU उत्कृष्ट ज्वाला मंदता आणि यांत्रिक गुणधर्म प्रदर्शित करते. एक्सट्रूजन प्रक्रिया गुळगुळीत आहे आणि उत्पादनाची पृष्ठभाग गुळगुळीत आहे.

हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधक जोडणे हा सध्या हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधक TPU तयार करण्यासाठी सर्वात जास्त वापरला जाणारा तांत्रिक मार्ग आहे. साधारणपणे, फॉस्फरस-आधारित, नायट्रोजन-आधारित, सिलिकॉन-आधारित, बोरॉन-आधारित ज्वालारोधक मिश्रित केले जातात किंवा धातूच्या हायड्रॉक्साईड्सचा वापर ज्वालारोधक म्हणून केला जातो. TPU च्या अंतर्निहित ज्वालारोधकतेमुळे, ज्वलन दरम्यान स्थिर ज्वालारोधक थर तयार करण्यासाठी 30% पेक्षा जास्त ज्वालारोधक भरण्याची आवश्यकता असते. तथापि, जेव्हा ज्वालारोधक जोडण्याचे प्रमाण मोठे असते, तेव्हा ज्वालारोधक TPU सब्सट्रेटमध्ये असमानपणे विखुरलेले असते आणि ज्वालारोधक TPU चे यांत्रिक गुणधर्म आदर्श नसतात, ज्यामुळे होसेस, फिल्म्स आणि केबल्स सारख्या क्षेत्रात त्याचा वापर आणि प्रचार मर्यादित होतो.

BASF च्या पेटंटमध्ये ज्वाला-प्रतिरोधक TPU तंत्रज्ञान सादर केले आहे, जे मेलामाइन पॉलीफॉस्फेट आणि फॉस्फिनिक ऍसिडचे व्युत्पन्न असलेले फॉस्फरस ज्वालारोधक म्हणून TPU मध्ये मिसळते ज्याचे वजन सरासरी आण्विक वजन 150kDa पेक्षा जास्त आहे. उच्च तन्य शक्ती प्राप्त करताना ज्वालारोधक कामगिरीमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाल्याचे आढळून आले.

मटेरियलची तन्य शक्ती आणखी वाढवण्यासाठी, BASF च्या पेटंटमध्ये आयसोसायनेट्स असलेले क्रॉसलिंकिंग एजंट मास्टरबॅच तयार करण्याची पद्धत सादर केली आहे. UL94V-0 ज्वालारोधक आवश्यकता पूर्ण करणाऱ्या रचनेत या प्रकारच्या मास्टरबॅचचा 2% जोडल्याने V-0 ज्वालारोधक कामगिरी राखताना मटेरियलची तन्य शक्ती 35MPa वरून 40MPa पर्यंत वाढू शकते.

ज्वाला-प्रतिरोधक TPU चा उष्णता वृद्धत्व प्रतिकार सुधारण्यासाठी, चे पेटंटलिंगुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीपृष्ठभागावर लेपित धातूच्या हायड्रॉक्साईड्सचा ज्वालारोधक म्हणून वापर करण्याची पद्धत देखील सादर करते. ज्वालारोधक TPU चा हायड्रोलिसिस प्रतिकार सुधारण्यासाठी,लिंगुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीदुसऱ्या पेटंट अर्जात मेलामाइन ज्वालारोधक जोडण्याच्या आधारावर मेटल कार्बोनेट सादर केले.

४. ऑटोमोटिव्ह पेंट प्रोटेक्शन फिल्मसाठी टीपीयू

कार पेंट प्रोटेक्शन फिल्म ही एक संरक्षक फिल्म आहे जी स्थापनेनंतर पेंट पृष्ठभागाला हवेपासून वेगळे करते, आम्ल पाऊस, ऑक्सिडेशन, ओरखडे रोखते आणि पेंट पृष्ठभागासाठी दीर्घकालीन संरक्षण प्रदान करते. त्याचे मुख्य कार्य स्थापनेनंतर कार पेंट पृष्ठभागाचे संरक्षण करणे आहे. पेंट प्रोटेक्शन फिल्ममध्ये सामान्यतः तीन थर असतात, पृष्ठभागावर एक स्वयं-उपचार कोटिंग, मध्यभागी एक पॉलिमर फिल्म आणि खालच्या थरावर एक अॅक्रेलिक प्रेशर-सेन्सिटिव्ह अॅडेसिव्ह असते. इंटरमीडिएट पॉलिमर फिल्म तयार करण्यासाठी TPU हे मुख्य साहित्यांपैकी एक आहे.

पेंट प्रोटेक्शन फिल्ममध्ये वापरल्या जाणाऱ्या TPU साठीच्या कामगिरीच्या आवश्यकता खालीलप्रमाणे आहेत: स्क्रॅच रेझिस्टन्स, उच्च पारदर्शकता (प्रकाश संप्रेषण>95%), कमी-तापमान लवचिकता, उच्च-तापमान प्रतिरोध, तन्य शक्ती>50MPa, वाढ>400%, आणि 87-93 ची शोअर ए कडकपणा श्रेणी; सर्वात महत्त्वाची कामगिरी म्हणजे हवामान प्रतिकार, ज्यामध्ये अतिनील वृद्धत्वाचा प्रतिकार, थर्मल ऑक्सिडेटिव्ह डिग्रेडेशन आणि हायड्रोलिसिस समाविष्ट आहे.

सध्या परिपक्व उत्पादने म्हणजे डायसायक्लोहेक्सिल डायसोसायनेट (H12MDI) आणि पॉलीकॅप्रोलॅक्टोन डायओलपासून कच्चा माल म्हणून तयार केलेले अ‍ॅलिफॅटिक TPU. सामान्य सुगंधी TPU एका दिवसाच्या अतिनील किरणोत्सर्गानंतर स्पष्टपणे पिवळा होतो, तर कार रॅप फिल्मसाठी वापरला जाणारा अ‍ॅलिफॅटिक TPU त्याच परिस्थितीत लक्षणीय बदल न करता त्याचा पिवळा गुणांक राखू शकतो.
पॉली (ε – कॅप्रोलॅक्टोन) TPU मध्ये पॉलिथर आणि पॉलिस्टर TPU च्या तुलनेत अधिक संतुलित कामगिरी आहे. एकीकडे, ते सामान्य पॉलिस्टर TPU च्या तुलनेत उत्कृष्ट अश्रू प्रतिरोधकता प्रदर्शित करू शकते, तर दुसरीकडे, ते पॉलिथर TPU चे उत्कृष्ट कमी कॉम्प्रेशन कायमस्वरूपी विकृतीकरण आणि उच्च रिबाउंड कामगिरी देखील प्रदर्शित करते, अशा प्रकारे बाजारात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

बाजार विभाजनानंतर उत्पादनाच्या किमती-प्रभावीतेसाठी वेगवेगळ्या आवश्यकतांमुळे, पृष्ठभागाच्या कोटिंग तंत्रज्ञानात सुधारणा आणि चिकट सूत्र समायोजन क्षमतेमुळे, भविष्यात पेंट प्रोटेक्शन फिल्म्सवर पॉलिथर किंवा सामान्य पॉलिस्टर H12MDI अ‍ॅलिफॅटिक TPU लागू करण्याची शक्यता देखील आहे.

५. बायोबेस्ड टीपीयू

जैव-आधारित टीपीयू तयार करण्याची सामान्य पद्धत म्हणजे पॉलिमरायझेशन प्रक्रियेदरम्यान जैव-आधारित मोनोमर्स किंवा इंटरमीडिएट्स, जसे की जैव-आधारित आयसोसायनेट्स (जसे की एमडीआय, पीडीआय), जैव-आधारित पॉलीओल्स इत्यादींचा परिचय करून देणे. त्यापैकी, जैव-आधारित आयसोसायनेट्स बाजारात तुलनेने दुर्मिळ आहेत, तर जैव-आधारित पॉलीओल्स अधिक सामान्य आहेत.

बायो-बेस्ड आयसोसायनेट्सच्या बाबतीत, २००० च्या सुरुवातीलाच, BASF, Covestro आणि इतर कंपन्यांनी PDI संशोधनात खूप मेहनत घेतली होती आणि PDI उत्पादनांची पहिली तुकडी २०१५-२०१६ मध्ये बाजारात आणण्यात आली. वानहुआ केमिकलने कॉर्न स्टोव्हरपासून बनवलेल्या बायो-बेस्ड PDI वापरून १००% बायो-बेस्ड TPU उत्पादने विकसित केली आहेत.

जैव-आधारित पॉलीओल्सच्या बाबतीत, त्यात जैव-आधारित पॉलीटेट्राफ्लुरोइथिलीन (PTMEG), जैव-आधारित 1,4-ब्यूटेनेडिओल (BDO), जैव-आधारित 1,3-प्रोपेनेडिओल (PDO), जैव-आधारित पॉलिस्टर पॉलीओल्स, जैव-आधारित पॉलीइथर पॉलीओल्स इत्यादींचा समावेश आहे.

सध्या, अनेक TPU उत्पादकांनी बायो-आधारित TPU लाँच केले आहेत, ज्यांची कामगिरी पारंपारिक पेट्रोकेमिकल-आधारित TPU शी तुलना करता येते. या बायो-आधारित TPU मधील मुख्य फरक बायो-आधारित सामग्रीच्या पातळीमध्ये आहे, साधारणपणे 30% ते 40% पर्यंत, काही उच्च पातळी देखील गाठतात. पारंपारिक पेट्रोकेमिकल-आधारित TPU च्या तुलनेत, बायो-आधारित TPU चे कार्बन उत्सर्जन कमी करणे, कच्च्या मालाचे शाश्वत पुनरुत्पादन, हिरवे उत्पादन आणि संसाधन संवर्धन असे फायदे आहेत. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, आणिलिंगुआ नवीन साहित्यत्यांचे जैव-आधारित TPU ब्रँड लाँच केले आहेत आणि भविष्यात TPU विकासासाठी कार्बन कमी करणे आणि शाश्वतता हे देखील महत्त्वाचे दिशानिर्देश आहेत.