TPU च्या भविष्यातील विकासासाठी मुख्य दिशानिर्देश

टीपीयू एक पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर आहे, जो डायसोसायनेट्स, पॉलीओल्स आणि चेन एक्स्टेन्डरने बनलेला मल्टीफेस ब्लॉक कॉपॉलिमर आहे. उच्च-कार्यक्षमता इलास्टोमर म्हणून, TPU कडे डाउनस्ट्रीम उत्पादन दिशानिर्देशांची विस्तृत श्रेणी आहे आणि दैनंदिन गरजा, क्रीडा उपकरणे, खेळणी, सजावटीचे साहित्य आणि इतर क्षेत्रे, जसे की शू मटेरियल, होसेस, केबल्स, वैद्यकीय उपकरणे इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

सध्या, मुख्य TPU कच्चा माल उत्पादक BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,लिंगुआ नवीन साहित्य, आणि असेच. देशांतर्गत उपक्रमांची मांडणी आणि क्षमता विस्तारासह, TPU उद्योग सध्या अत्यंत स्पर्धात्मक आहे. तथापि, हाय-एंड ऍप्लिकेशन फील्डमध्ये, ते अजूनही आयातीवर अवलंबून आहे, हे देखील एक क्षेत्र आहे ज्यामध्ये चीनला प्रगती साधण्याची आवश्यकता आहे. चला TPU उत्पादनांच्या भविष्यातील बाजारपेठेबद्दल बोलूया.

1. सुपरक्रिटिकल फोमिंग ई-टीपीयू

2012 मध्ये, Adidas आणि BASF ने संयुक्तपणे EnergyBoost हा रनिंग शू ब्रँड विकसित केला, जो फोम्ड TPU (ट्रेड नेम इन्फिनर्जी) मिडसोल मटेरियल म्हणून वापरतो. EVA मिडसोल्सच्या तुलनेत 80-85 च्या किनार्यावरील कठोरता असलेल्या पॉलिथर TPU च्या वापरामुळे, फोम केलेले TPU मिडसोल अजूनही 0 डिग्री सेल्सियसपेक्षा कमी वातावरणात चांगली लवचिकता आणि मऊपणा राखू शकतात, ज्यामुळे परिधान आरामात सुधारणा होते आणि मोठ्या प्रमाणावर ओळखले जाते. बाजार
2. फायबर प्रबलित सुधारित TPU संमिश्र सामग्री

TPU ला चांगला प्रभाव प्रतिकार असतो, परंतु काही ऍप्लिकेशन्समध्ये, उच्च लवचिक मॉड्यूलस आणि अतिशय कठोर सामग्री आवश्यक असते. ग्लास फायबर मजबुतीकरण सुधारणे ही सामग्रीचे लवचिक मॉड्यूलस वाढविण्यासाठी सामान्यतः वापरले जाणारे तंत्र आहे. सुधारणेद्वारे, उच्च लवचिक मॉड्यूलस, चांगले इन्सुलेशन, मजबूत उष्णता प्रतिरोधकता, चांगली लवचिक पुनर्प्राप्ती कार्यप्रदर्शन, चांगली गंज प्रतिरोधकता, प्रभाव प्रतिरोध, विस्ताराचा कमी गुणांक आणि मितीय स्थिरता यासारख्या अनेक फायद्यांसह थर्माप्लास्टिक संमिश्र सामग्री मिळवता येते.

BASF ने त्याच्या पेटंटमध्ये ग्लास शॉर्ट फायबर वापरून उच्च मोड्यूलस फायबरग्लास प्रबलित TPU तयार करण्यासाठी तंत्रज्ञान सादर केले आहे. 83 च्या किनार्यावरील डी कडकपणासह एक TPU कच्चा माल म्हणून 1,3-प्रोपनेडिओलसह पॉलिटेट्राफ्लुरोइथिलीन ग्लायकोल (PTMEG, Mn=1000), MDI, आणि 1,4-butanediol (BDO) मिक्स करून संश्लेषित केले गेले. हा TPU 18.3 GPa च्या लवचिक मॉड्यूलस आणि 244 MPa च्या तन्य शक्तीसह संमिश्र सामग्री मिळविण्यासाठी 52:48 च्या वस्तुमान गुणोत्तरामध्ये ग्लास फायबरसह मिश्रित केले गेले.

काचेच्या फायबर व्यतिरिक्त, कार्बन फायबर कंपोझिट TPU वापरत असल्याच्या बातम्या देखील आहेत, जसे की Covestro's Maezio कार्बन फायबर/TPU कंपोझिट बोर्ड, ज्यामध्ये 100GPa पर्यंत लवचिक मॉड्यूलस आहे आणि धातूंपेक्षा कमी घनता आहे.
3. हॅलोजन मुक्त ज्वाला retardant TPU

TPU मध्ये उच्च सामर्थ्य, उच्च कडकपणा, उत्कृष्ट पोशाख प्रतिरोध आणि इतर गुणधर्म आहेत, ज्यामुळे ते वायर आणि केबल्ससाठी एक अतिशय योग्य आवरण सामग्री बनते. परंतु चार्जिंग स्टेशन्ससारख्या ऍप्लिकेशन फील्डमध्ये, उच्च ज्योत रिटार्डन्सी आवश्यक आहे. TPU ची ज्वाला retardant कामगिरी सुधारण्याचे साधारणपणे दोन मार्ग आहेत. एक म्हणजे रिऍक्टिव्ह फ्लेम रिटार्डंट मॉडिफिकेशन, ज्यामध्ये फॉस्फरस, नायट्रोजन आणि इतर घटक असलेले पॉलीओल किंवा आयसोसायनेट्स सारख्या ज्वालारोधी पदार्थांचा रासायनिक बंधनाद्वारे TPU च्या संश्लेषणात समावेश होतो; दुसरे म्हणजे ॲडिटीव्ह फ्लेम रिटार्डंट मॉडिफिकेशन, ज्यामध्ये सब्सट्रेट म्हणून TPU वापरणे आणि मेल्ट मिक्सिंगसाठी ज्वाला retardants जोडणे समाविष्ट आहे.

प्रतिक्रियात्मक बदलामुळे TPU ची रचना बदलू शकते, परंतु जेव्हा additive flame retardant चे प्रमाण मोठे असते तेव्हा TPU ची ताकद कमी होते, प्रक्रिया कार्यक्षमतेत बिघाड होतो आणि थोड्या प्रमाणात जोडल्याने आवश्यक ज्योत retardant पातळी गाठता येत नाही. सध्या, व्यावसायिकदृष्ट्या कोणतेही उच्च ज्वाला रोधक उत्पादन उपलब्ध नाही जे चार्जिंग स्टेशन्सच्या उपयोजनाला खऱ्या अर्थाने पूर्ण करू शकेल.

पूर्वीचे बायर मटेरियल सायन्स (आता कोस्ट्रॉन) ने एकदा पेटंटमध्ये फॉस्फिन ऑक्साईडवर आधारित पॉलीओल (IHPO) असलेले सेंद्रिय फॉस्फरस सादर केले. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI, आणि BDO मधून संश्लेषित केलेले पॉलीथर TPU उत्कृष्ट ज्योत मंदता आणि यांत्रिक गुणधर्म प्रदर्शित करते. बाहेर काढण्याची प्रक्रिया गुळगुळीत आहे, आणि उत्पादनाची पृष्ठभाग गुळगुळीत आहे.

हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधक जोडणे हा सध्या हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधक TPU तयार करण्यासाठी सर्वात सामान्यतः वापरला जाणारा तांत्रिक मार्ग आहे. सामान्यतः, फॉस्फरस आधारित, नायट्रोजन आधारित, सिलिकॉन आधारित, बोरॉन आधारित ज्वालारोधक मिश्रित असतात किंवा धातूचे हायड्रॉक्साइड ज्वालारोधक म्हणून वापरले जातात. TPU च्या अंतर्निहित ज्वलनशीलतेमुळे, ज्वलनाच्या वेळी स्थिर ज्वालारोधक थर तयार करण्यासाठी 30% पेक्षा जास्त ज्वालारोधक भरणे आवश्यक असते. तथापि, जेव्हा जोडलेल्या ज्वालारोधकांचे प्रमाण मोठे असते, तेव्हा ज्वालारोधक TPU सब्सट्रेटमध्ये असमानपणे विखुरलेले असते आणि ज्वालारोधक TPU चे यांत्रिक गुणधर्म आदर्श नसतात, ज्यामुळे होसेस, फिल्म्स यांसारख्या क्षेत्रात त्याचा वापर आणि प्रचार मर्यादित होतो. , आणि केबल्स.

BASF च्या पेटंटमध्ये ज्वाला-प्रतिरोधक TPU तंत्रज्ञान सादर केले आहे, जे मेलामाइन पॉलीफॉस्फेट आणि फॉस्फरसचे व्युत्पन्न असलेले फॉस्फिनिक ऍसिडचे ज्वालारोधक म्हणून TPU सह मिश्रण करते ज्याचे वजन सरासरी आण्विक वजन 150kDa पेक्षा जास्त आहे. असे आढळून आले की उच्च तन्य शक्ती प्राप्त करताना ज्वालारोधी कार्यप्रदर्शन लक्षणीयरीत्या सुधारले गेले.

सामग्रीची तन्य शक्ती आणखी वाढवण्यासाठी, BASF च्या पेटंटमध्ये आयसोसायनेट्स असलेले क्रॉसलिंकिंग एजंट मास्टरबॅच तयार करण्याची पद्धत आहे. UL94V-0 फ्लेम रिटार्डंट आवश्यकता पूर्ण करणाऱ्या रचनामध्ये या प्रकारच्या मास्टरबॅचचा 2% जोडल्याने V-0 फ्लेम रिटार्डंट कार्यप्रदर्शन राखून सामग्रीची तन्य शक्ती 35MPa वरून 40MPa पर्यंत वाढू शकते.

ज्वाला-प्रतिरोधक TPU चे उष्मा वृद्धत्व प्रतिरोध सुधारण्यासाठी, चे पेटंटलिंगुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीपृष्ठभागावर लेपित मेटल हायड्रॉक्साईड्स ज्वालारोधक म्हणून वापरण्याची पद्धत देखील सादर करते. ज्वाला-प्रतिरोधक TPU च्या हायड्रोलिसिस प्रतिकार सुधारण्यासाठी,लिंगुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीदुसऱ्या पेटंट ऍप्लिकेशनमध्ये मेलामाइन फ्लेम रिटार्डंट जोडण्याच्या आधारावर मेटल कार्बोनेट सादर केले.

4. ऑटोमोटिव्ह पेंट प्रोटेक्शन फिल्मसाठी TPU

कार पेंट प्रोटेक्शन फिल्म ही एक संरक्षक फिल्म आहे जी स्थापनेनंतर पेंट पृष्ठभागास हवेपासून वेगळे करते, ऍसिड पाऊस, ऑक्सिडेशन, ओरखडे प्रतिबंधित करते आणि पेंट पृष्ठभागासाठी दीर्घकाळ संरक्षण प्रदान करते. स्थापनेनंतर कार पेंट पृष्ठभाग संरक्षित करणे हे त्याचे मुख्य कार्य आहे. पेंट प्रोटेक्शन फिल्ममध्ये साधारणपणे तीन स्तर असतात, ज्यामध्ये पृष्ठभागावर सेल्फ-हिलिंग कोटिंग असते, मध्यभागी एक पॉलिमर फिल्म असते आणि खालच्या थरावर ॲक्रेलिक प्रेशर-सेन्सिटिव्ह ॲडेसिव्ह असते. इंटरमीडिएट पॉलिमर फिल्म्स तयार करण्यासाठी टीपीयू ही एक मुख्य सामग्री आहे.

पेंट प्रोटेक्शन फिल्ममध्ये वापरल्या जाणाऱ्या TPU साठी कार्यक्षमतेच्या आवश्यकता खालीलप्रमाणे आहेत: स्क्रॅच प्रतिरोध, उच्च पारदर्शकता (प्रकाश संप्रेषण> 95%), कमी-तापमान लवचिकता, उच्च-तापमान प्रतिरोध, तन्य शक्ती>50MPa, विस्तार>400%, आणि किनारा A कठोरता श्रेणी 87-93; सर्वात महत्वाची कामगिरी म्हणजे हवामानाचा प्रतिकार, ज्यामध्ये अतिनील वृद्धत्व, थर्मल ऑक्सिडेटिव्ह डिग्रेडेशन आणि हायड्रोलिसिस यांचा समावेश होतो.

सध्या परिपक्व उत्पादने डायसाइक्लोहेक्साइल डायसोसायनेट (H12MDI) आणि पॉलीकाप्रोलॅक्टोन डायओलपासून कच्चा माल म्हणून तयार केलेले ॲलिफॅटिक TPU आहेत. सामान्य सुगंधी TPU अतिनील विकिरणानंतर एक दिवसानंतर पिवळा होतो, तर कार रॅप फिल्मसाठी वापरला जाणारा ॲलिफॅटिक TPU त्याच परिस्थितीत लक्षणीय बदल न करता त्याचा पिवळा गुणांक राखू शकतो.
पॉली (ε – कॅप्रोलॅक्टोन) TPU ची कार्यक्षमता पॉलीथर आणि पॉलिस्टर TPU च्या तुलनेत अधिक संतुलित आहे. एकीकडे, ते सामान्य पॉलिस्टर टीपीयूचे उत्कृष्ट अश्रू प्रतिरोध प्रदर्शित करू शकते, तर दुसरीकडे, ते उत्कृष्ट कमी कॉम्प्रेशन कायमस्वरूपी विकृती आणि पॉलिथर टीपीयूचे उच्च रिबाउंड कार्यप्रदर्शन देखील प्रदर्शित करते, अशा प्रकारे बाजारात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात आहे.

बाजार विभागणीनंतर उत्पादनाच्या किमती-प्रभावीतेसाठी वेगवेगळ्या आवश्यकतांमुळे, पृष्ठभाग कोटिंग तंत्रज्ञान आणि ॲडेसिव्ह फॉर्म्युला ऍडजस्टमेंट क्षमतेच्या सुधारणेसह, भविष्यात पेंट प्रोटेक्शन फिल्म्सवर पॉलिथर किंवा सामान्य पॉलिस्टर H12MDI ॲलिफॅटिक TPU लागू करण्याची संधी देखील आहे.

5. जैव आधारित TPU

जैव आधारित टीपीयू तयार करण्याची सामान्य पद्धत म्हणजे पॉलिमरायझेशन प्रक्रियेदरम्यान बायो-आधारित मोनोमर किंवा इंटरमीडिएट्स, जसे की बायो-आधारित आयसोसायनेट (जसे की एमडीआय, पीडीआय), जैव आधारित पॉलीओल, इ. त्यांपैकी बायोबेस्ड आयसोसायनेट्स तुलनेने दुर्मिळ असतात. बाजारात, तर बायोबेस्ड पॉलीओल अधिक सामान्य आहेत.

जैव आधारित आयसोसायनेट्सच्या संदर्भात, 2000 च्या सुरुवातीला, BASF, Covestro आणि इतरांनी PDI संशोधनात खूप प्रयत्न केले आणि PDI उत्पादनांची पहिली तुकडी 2015-2016 मध्ये बाजारात आणली गेली. वानहुआ केमिकलने कॉर्न स्टोव्हरपासून बनवलेल्या जैव आधारित पीडीआयचा वापर करून 100% जैव आधारित TPU उत्पादने विकसित केली आहेत.

जैव आधारित पॉलीओल्सच्या संदर्भात, त्यात जैव आधारित पॉलिटेट्राफ्लुओरोइथिलीन (PTMEG), जैव आधारित 1,4-butanediol (BDO), जैव आधारित 1,3-propanediol (PDO), जैव आधारित पॉलिस्टर पॉलीओल, जैव आधारित पॉलिएथर पॉलिओल इ.

सध्या, एकाधिक TPU उत्पादकांनी जैव आधारित TPU लाँच केले आहे, ज्याची कामगिरी पारंपारिक पेट्रोकेमिकल आधारित TPU शी तुलना करता येते. या जैव आधारित TPUs मधील मुख्य फरक जैव आधारित सामग्रीच्या पातळीमध्ये आहे, साधारणपणे 30% ते 40% पर्यंत, काहींनी उच्च पातळी देखील गाठली आहे. पारंपारिक पेट्रोकेमिकल आधारित TPU च्या तुलनेत, जैव आधारित TPU मध्ये कार्बन उत्सर्जन कमी करणे, कच्च्या मालाचे शाश्वत पुनरुत्पादन, हरित उत्पादन आणि संसाधन संवर्धन यासारखे फायदे आहेत. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua केमिकल, आणिलिंगुआ नवीन साहित्यने त्यांचे जैव आधारित TPU ब्रँड लाँच केले आहेत आणि भविष्यात TPU विकासासाठी कार्बन कपात आणि टिकाव हे देखील महत्त्वाचे दिशानिर्देश आहेत.