TPU はポリウレタン熱可塑性エラストマーであり、ジイソシアネート、ポリオール、鎖延長剤で構成される多相ブロック共重合体です。 TPUは高機能エラストマーとして川下製品の幅広い方向性を持ち、日用品、スポーツ用品、玩具、装飾材料をはじめ、靴素材、ホース、ケーブル、医療機器などの分野で幅広く使用されています。
現在、主要な TPU 原料メーカーには、BASF、Covestro、Lubrizol、Huntsman、Wanhua Chemical、凌華新素材、 等々。国内企業のレイアウトと生産能力の拡大により、TPU 業界は現在、非常に競争が激しくなっています。しかし、ハイエンドアプリケーション分野では依然として輸入に依存しており、中国が躍進を遂げる必要がある分野でもあります。TPU製品の将来の市場展望についてお話しましょう。
1.超臨界発泡E-TPU
2012年、アディダスとBASFは発泡TPU（商品名インフィナジー）をミッドソール素材に採用したランニングシューズブランド「エナジーブースト」を共同開発した。ショア A 硬度 80 ～ 85 のポリエーテル TPU を基材として使用しているため、発泡 TPU ミッドソールは EVA ミッドソールと比較して、0℃以下の環境でも良好な弾力性と柔らかさを維持でき、履き心地が向上し、広く認められています。市場。
2. 繊維強化改質TPU複合材料
TPU は耐衝撃性に優れていますが、用途によっては高弾性率と非常に硬い材料が必要となります。ガラス繊維強化改質は、材料の弾性率を高めるために一般的に使用される技術です。改質により、高弾性率、良好な絶縁性、強力な耐熱性、良好な弾性回復性能、良好な耐食性、耐衝撃性、低い膨張係数、寸法安定性などの多くの利点を備えた熱可塑性複合材料が得られます。
BASFは、ガラス短繊維を使用して高弾性ガラス繊維強化TPUを製造する技術を特許で導入した。 １，３－プロパンジオールを原料として、ポリテトラフルオロエチレングリコール（ＰＴＭＥＧ、Ｍｎ＝１０００）、ＭＤＩ、１，４－ブタンジオール（ＢＤＯ）を混合して、ショアＤ硬度８３のＴＰＵを合成した。このＴＰＵとガラス繊維とを質量比５２：４８で配合し、弾性率１８．３ＧＰａ、引張強度２４４ＭＰａの複合材料を得た。
ガラス繊維に加えて、最大100GPaの弾性率と金属よりも低い密度を有するCovestroのMaezio炭素繊維/TPU複合板など、炭素繊維複合TPUを使用した製品の報告もあります。
3. ハロゲンフリー難燃性TPU
TPUは高強度、高靱性、耐摩耗性に優れる等の特性を有しており、電線やケーブルの被覆材として非常に適しています。しかし、充電ステーションなどの応用分野では、より高い難燃性が求められます。 TPU の難燃性能を向上させるには、一般に 2 つの方法があります。 1 つは反応性難燃改質です。これには、リン、窒素、その他の元素を含むポリオールやイソシアネートなどの難燃材料を化学結合によって TPU の合成に導入することが含まれます。 2 つ目は、添加による難燃剤の改質です。これには、TPU を基材として使用し、溶融混合のために難燃剤を添加することが含まれます。
反応変性によりTPUの構造を変化させることができますが、難燃剤の添加量が多いとTPUの強度が低下し、加工性が低下し、少量の添加では必要な難燃レベルを達成できません。現在、充電ステーションの用途に真に応えることができる高難燃性の市販製品はありません。
旧バイエル マテリアルサイエンス (現コストロン) はかつて、ホスフィンオキシドをベースとした有機リン含有ポリオール (IHPO) を特許で紹介しました。 IHPO、PTMEG-1000、4,4'-MDI、BDO から合成されたポリエーテル TPU は、優れた難燃性と機械的特性を示します。押出プロセスは滑らかで、製品の表面は滑らかです。
ハロゲンフリー難燃剤の添加は、現在、ハロゲンフリー難燃性 TPU を製造するために最も一般的に使用されている技術的手段です。難燃剤としては、一般にリン系、窒素系、シリコン系、ホウ素系難燃剤が配合されたり、金属水酸化物が使用されたりする。 TPU は可燃性を持っているため、燃焼時に安定した難燃層を形成するには 30% 以上の難燃剤充填量が必要となる場合があります。しかし、難燃剤の添加量が多いと、難燃剤がTPU基材内に不均一に分散し、難燃性TPUの機械的特性が理想的ではなくなり、ホースやフィルムなどの分野での応用や促進も制限されます。 、およびケーブル。
BASFの特許は、難燃剤としてポリリン酸メラミンとホスフィン酸のリン含有誘導体を重量平均分子量150kDaを超えるTPUとブレンドする難燃性TPU技術を導入している。高い引張強度を達成しながら、難燃性能が大幅に向上することがわかりました。
材料の引張強度をさらに高めるために、BASF の特許では、イソシアネートを含む架橋剤マスターバッチを調製する方法が導入されています。 UL94V-0 難燃要件を満たす組成物にこのタイプのマスターバッチを 2% 添加すると、V-0 難燃性能を維持しながら、材料の引張強度を 35 MPa から 40 MPa に高めることができます。
難燃性TPUの耐熱老化性を向上させるために、凌華新素材会社また、表面をコーティングした金属水酸化物を難燃剤として使用する方法も紹介しています。難燃性TPUの耐加水分解性を向上させるため、凌華新素材会社は、別の特許出願でメラミン難燃剤の添加に基づいて金属炭酸塩を導入した。
4.自動車塗装保護フィルム用TPU
カーペイントプロテクションフィルムは、施工後の塗装面を空気から隔離し、酸性雨、酸化、傷を防ぎ、塗装面を長期間保護する保護フィルムです。その主な機能は、取り付け後に車の塗装表面を保護することです。ペイントプロテクションフィルムは通常、表面に自己修復コーティング、中間にポリマーフィルム、最下層にアクリル系粘着剤を備えた3層で構成されています。 TPU は中間ポリマーフィルムを製造するための主要な材料の 1 つです。
ペイントプロテクションフィルムに使用されるTPUの性能要件は、耐傷性、高透明性(光線透過率>95%)、低温柔軟性、高温耐性、引張強度>50MPa、伸び>400%、ショアAです。硬度範囲は87〜93。最も重要な性能は耐候性であり、これには紫外線劣化、熱酸化劣化、加水分解に対する耐性が含まれます。
現在成熟している製品は、ジシクロヘキシル ジイソシアネート (H12MDI) とポリカプロラクトン ジオールを原料として製造された脂肪族 TPU です。一般的な芳香族TPUは、1日紫外線を照射すると目に見えて黄色に変色しますが、カーラップフィルムに使用される脂肪族TPUは、同じ条件下でも黄変係数が大きく変化せずに維持されます。
ポリ (ε – カプロラクトン) TPU は、ポリエーテルやポリエステル TPU と比較して、よりバランスの取れた性能を備えています。一般的なポリエステルTPUの優れた引裂強度を発揮しつつ、ポリエーテルTPUの優れた低圧縮永久変形性と高反発性能も併せ持つため、市場で広く使用されています。
市場細分化後の製品の費用対効果に対する要件が異なるため、表面コーティング技術と接着剤配合調整能力の向上により、将来的にはポリエーテルまたは通常のポリエステル H12MDI 脂肪族 TPU が塗装保護フィルムに適用される可能性もあります。
5. バイオベースTPU
バイオベース TPU を調製する一般的な方法は、重合プロセス中にバイオベース イソシアネート (MDI、PDI など)、バイオベース ポリオールなどのバイオベース モノマーまたは中間体を導入することです。その中で、バイオベース イソシアネートは世界では比較的まれです。市場ではバイオベースのポリオールの方が一般的です。
バイオベースのイソシアネートに関しては、2000 年の時点で BASF、コベストロなどが PDI 研究に多大な労力を投資しており、PDI 製品の最初のバッチは 2015 ～ 2016 年に市場に投入されました。万華化学は、トウモロコシ茎葉から作られたバイオベースの PDI を使用して、100% バイオベースの TPU 製品を開発しました。
バイオベースのポリオールとしては、バイオベースのポリテトラフルオロエチレン（PTMEG）、バイオベースの1,4-ブタンジオール（BDO）、バイオベースの1,3-プロパンジオール（PDO）、バイオベースのポリエステルポリオール、バイオベースのポリエーテルポリオールなどが挙げられます。
現在、複数の TPU メーカーがバイオベースの TPU を発売しており、その性能は従来の石油化学ベースの TPU に匹敵します。これらのバイオベースの TPU の主な違いはバイオベースの含有量のレベルにあり、一般に 30% ～ 40% の範囲であり、さらに高いレベルに達するものもあります。従来の石油化学ベースの TPU と比較して、バイオベースの TPU には、炭素排出量の削減、原材料の持続可能な再生、グリーン生産、資源保護などの利点があります。 BASF、コベストロ、ルブリゾール、万華化学、および凌華新素材はバイオベースの TPU ブランドを立ち上げており、炭素削減と持続可能性も将来の TPU 開発の重要な方向性です。
投稿時刻: 2024 年 8 月 9 日