TPU ના ભાવિ વિકાસ માટે મુખ્ય દિશાઓ

TPU એ પોલીયુરેથીન થર્મોપ્લાસ્ટીક ઇલાસ્ટોમર છે, જે ડાયસોસાયનેટ્સ, પોલીઓલ્સ અને ચેઇન એક્સટેન્ડર્સથી બનેલું મલ્ટિફેઝ બ્લોક કોપોલિમર છે. ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઇલાસ્ટોમર તરીકે, TPU પાસે ડાઉનસ્ટ્રીમ ઉત્પાદન દિશાઓની વિશાળ શ્રેણી છે અને તેનો ઉપયોગ રોજિંદા જરૂરિયાતો, રમતગમતના સાધનો, રમકડાં, સુશોભન સામગ્રી અને અન્ય ક્ષેત્રો, જેમ કે જૂતાની સામગ્રી, નળી, કેબલ, તબીબી ઉપકરણો વગેરેમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

હાલમાં, મુખ્ય TPU કાચા માલના ઉત્પાદકોમાં BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua કેમિકલ,લિંગુઆ નવી સામગ્રી, અને તેથી વધુ. સ્થાનિક સાહસોના લેઆઉટ અને ક્ષમતા વિસ્તરણ સાથે, TPU ઉદ્યોગ હાલમાં અત્યંત સ્પર્ધાત્મક છે. જો કે, હાઇ-એન્ડ એપ્લીકેશન ફીલ્ડમાં, તે હજુ પણ આયાત પર આધાર રાખે છે, જે એક એવો ક્ષેત્ર છે કે જેમાં ચીનને સફળતા હાંસલ કરવાની જરૂર છે. ચાલો TPU ઉત્પાદનોની ભાવિ બજારની સંભાવનાઓ વિશે વાત કરીએ.

1. સુપરક્રિટિકલ ફોમિંગ E-TPU

2012માં, Adidas અને BASFએ સંયુક્ત રીતે રનિંગ શૂ બ્રાન્ડ એનર્જીબૂસ્ટ વિકસાવી હતી, જે મિડસોલ સામગ્રી તરીકે ફોમ્ડ TPU (ટ્રેડ નેમ ઇન્ફિનર્જી) નો ઉપયોગ કરે છે. સબસ્ટ્રેટ તરીકે 80-85 ની શોર A કઠિનતા સાથે પોલિથર TPU ના ઉપયોગને કારણે, EVA મિડસોલ્સની તુલનામાં, ફીણવાળા TPU મિડસોલ્સ હજુ પણ 0 ℃ થી નીચેના વાતાવરણમાં સારી સ્થિતિસ્થાપકતા અને નરમાઈ જાળવી શકે છે, જે પહેરવામાં આરામ સુધારે છે અને વ્યાપકપણે ઓળખાય છે. બજાર.
2. ફાઇબર પ્રબલિત સંશોધિત TPU સંયુક્ત સામગ્રી

TPU સારી અસર પ્રતિકાર ધરાવે છે, પરંતુ કેટલીક એપ્લિકેશનોમાં, ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને ખૂબ જ સખત સામગ્રીની જરૂર પડે છે. સામગ્રીના સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસને વધારવા માટે ગ્લાસ ફાઇબર રિઇન્ફોર્સમેન્ટ મોડિફિકેશન એ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીક છે. ફેરફાર દ્વારા, ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ, સારા ઇન્સ્યુલેશન, મજબૂત ગરમી પ્રતિકાર, સારી સ્થિતિસ્થાપક પુનઃપ્રાપ્તિ કામગીરી, સારી કાટ પ્રતિકાર, અસર પ્રતિકાર, વિસ્તરણના નીચા ગુણાંક અને પરિમાણીય સ્થિરતા જેવા ઘણા ફાયદાઓ સાથે થર્મોપ્લાસ્ટિક સંયુક્ત સામગ્રી મેળવી શકાય છે.

BASF એ તેની પેટન્ટમાં ગ્લાસ શોર્ટ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરીને ઉચ્ચ મોડ્યુલસ ફાઇબરગ્લાસ રિઇનફોર્સ્ડ TPU તૈયાર કરવા માટેની તકનીક રજૂ કરી છે. 83 ની શોર ડી કઠિનતા સાથેનું TPU કાચા માલ તરીકે 1,3-પ્રોપેનેડિઓલ સાથે પોલિટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન ગ્લાયકોલ (PTMEG, Mn=1000), MDI, અને 1,4-butanediol (BDO) નું મિશ્રણ કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ TPU 18.3 GPa ના સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને 244 MPa ની તાણ શક્તિ સાથે સંયુક્ત સામગ્રી મેળવવા માટે 52:48 ના સમૂહ ગુણોત્તરમાં ગ્લાસ ફાઇબર સાથે સંયોજન કરવામાં આવ્યું હતું.

ગ્લાસ ફાઇબર ઉપરાંત, કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝિટ TPU નો ઉપયોગ કરતા ઉત્પાદનોના અહેવાલો પણ છે, જેમ કે Covestro's Maezio કાર્બન ફાઇબર/TPU સંયુક્ત બોર્ડ, જે 100GPa સુધીનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને ધાતુઓ કરતાં ઓછી ઘનતા ધરાવે છે.
3. હેલોજન ફ્રી ફ્લેમ રિટાડન્ટ TPU

TPU માં ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ કઠોરતા, ઉત્તમ વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને અન્ય ગુણધર્મો છે, જે તેને વાયર અને કેબલ માટે ખૂબ જ યોગ્ય આવરણ સામગ્રી બનાવે છે. પરંતુ ચાર્જિંગ સ્ટેશન જેવા એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાં, ઉચ્ચ જ્યોત રિટાર્ડન્સી જરૂરી છે. TPU ની જ્યોત રિટાડન્ટ કામગીરીને સુધારવા માટે સામાન્ય રીતે બે રીતો છે. એક રિએક્ટિવ ફ્લેમ રિટાડન્ટ ફેરફાર છે, જેમાં રાસાયણિક બંધન દ્વારા TPU ના સંશ્લેષણમાં ફોસ્ફરસ, નાઇટ્રોજન અને અન્ય તત્વો ધરાવતા પોલિઓલ્સ અથવા આઇસોસાયનેટ્સ જેવી જ્યોત રેટાડન્ટ સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે; બીજું એડિટિવ ફ્લેમ રિટાડન્ટ મોડિફિકેશન છે, જેમાં TPU નો સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગ કરવો અને મેલ્ટ મિશ્રણ માટે ફ્લેમ રિટાડન્ટ્સ ઉમેરવાનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રતિક્રિયાશીલ ફેરફાર TPU ની રચનાને બદલી શકે છે, પરંતુ જ્યારે એડિટિવ ફ્લેમ રિટાડન્ટની માત્રા મોટી હોય છે, ત્યારે TPU ની મજબૂતાઈ ઘટે છે, પ્રોસેસિંગ કામગીરી બગડે છે અને થોડી માત્રા ઉમેરવાથી જરૂરી જ્યોત રિટાડન્ટ સ્તર પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી. હાલમાં, ચાર્જિંગ સ્ટેશનની એપ્લિકેશનને સાચા અર્થમાં પૂરી કરી શકે તેવી ઉચ્ચ જ્યોત રિટાડન્ટ પ્રોડક્ટ વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ નથી.

ભૂતપૂર્વ બેયર મટિરિયલ સાયન્સ (હવે કોસ્ટ્રોન) એ એકવાર પેટન્ટમાં ફોસ્ફાઈન ઓક્સાઇડ પર આધારિત પોલીઓલ (IHPO) ધરાવતું ઓર્ગેનિક ફોસ્ફરસ રજૂ કર્યું હતું. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI, અને BDO માંથી સંશ્લેષિત પોલિથર TPU ઉત્તમ જ્યોત મંદતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે. ઉત્તોદન પ્રક્રિયા સરળ છે, અને ઉત્પાદનની સપાટી સરળ છે.

હેલોજન-મુક્ત જ્યોત રેટાડન્ટ્સ ઉમેરવા એ હાલમાં હેલોજન-મુક્ત જ્યોત રેટાડન્ટ TPU તૈયાર કરવા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો તકનીકી માર્ગ છે. સામાન્ય રીતે, ફોસ્ફરસ આધારિત, નાઇટ્રોજન આધારિત, સિલિકોન આધારિત, બોરોન આધારિત જ્યોત રેટાડન્ટ્સ સંયોજન કરવામાં આવે છે અથવા મેટલ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સનો ઉપયોગ જ્યોત રેટાડન્ટ્સ તરીકે થાય છે. TPU ની સહજ જ્વલનક્ષમતાને લીધે, જ્વલન દરમિયાન સ્થિર જ્યોત રેટાડન્ટ સ્તર બનાવવા માટે 30% થી વધુની જ્યોત રેટાડન્ટ ભરવાની માત્રા ઘણી વખત જરૂરી છે. જો કે, જ્યારે ફ્લેમ રિટાડન્ટની માત્રા વધારે હોય છે, ત્યારે ટીપીયુ સબસ્ટ્રેટમાં ફ્લેમ રિટાડન્ટ અસમાન રીતે વિખેરાઈ જાય છે, અને ફ્લેમ રિટાડન્ટ TPU ના યાંત્રિક ગુણધર્મો આદર્શ નથી, જે હોસીસ, ફિલ્મ્સ જેવા ક્ષેત્રોમાં તેનો ઉપયોગ અને પ્રમોશન પણ મર્યાદિત કરે છે. , અને કેબલ્સ.

BASF ની પેટન્ટ ફ્લેમ-રિટાર્ડન્ટ TPU ટેક્નોલોજી રજૂ કરે છે, જે 150kDa કરતાં વધુ વજનવાળા સરેરાશ મોલેક્યુલર વજન સાથે TPU સાથે જ્યોત રિટાડન્ટ્સ તરીકે મેલામાઇન પોલીફોસ્ફેટ અને ફોસ્ફિનિક એસિડના ડેરિવેટિવ્સ ધરાવતા ફોસ્ફરસને મિશ્રિત કરે છે. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે ઉચ્ચ તાણ શક્તિ પ્રાપ્ત કરતી વખતે જ્યોત રેટાડન્ટ કામગીરીમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો હતો.

સામગ્રીની તાણ શક્તિને વધુ વધારવા માટે, BASF ની પેટન્ટ આઇસોસાયનેટ્સ ધરાવતી ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટ માસ્ટરબેચ તૈયાર કરવા માટેની પદ્ધતિ રજૂ કરે છે. UL94V-0 ફ્લેમ રિટાડન્ટ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરતી રચનામાં આ પ્રકારના માસ્ટરબેચના 2% ઉમેરવાથી V-0 ફ્લેમ રિટાડન્ટ કામગીરી જાળવી રાખીને સામગ્રીની તાણ શક્તિ 35MPa થી 40MPa સુધી વધી શકે છે.

જ્યોત-રિટાડન્ટ TPU ના ઉષ્મા વૃદ્ધત્વ પ્રતિકારને સુધારવા માટે, ની પેટન્ટલિંગુઆ ન્યૂ મટિરિયલ્સ કંપનીસપાટી કોટેડ મેટલ હાઇડ્રોક્સાઇડનો જ્યોત રેટાડન્ટ્સ તરીકે ઉપયોગ કરવાની પદ્ધતિ પણ રજૂ કરે છે. જ્યોત-રિટાડન્ટ TPU ના હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકારને સુધારવા માટે,લિંગુઆ ન્યૂ મટિરિયલ્સ કંપનીઅન્ય પેટન્ટ એપ્લિકેશનમાં મેલામાઈન ફ્લેમ રિટાડન્ટ ઉમેરવાના આધારે મેટલ કાર્બોનેટ રજૂ કર્યું.

4. ઓટોમોટિવ પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મ માટે TPU

કાર પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મ એ એક રક્ષણાત્મક ફિલ્મ છે જે ઇન્સ્ટોલેશન પછી પેઇન્ટની સપાટીને હવાથી અલગ પાડે છે, એસિડ વરસાદ, ઓક્સિડેશન, સ્ક્રેચને અટકાવે છે અને પેઇન્ટની સપાટી માટે લાંબા સમય સુધી ચાલતું રક્ષણ પૂરું પાડે છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય ઇન્સ્ટોલેશન પછી કાર પેઇન્ટ સપાટીને સુરક્ષિત કરવાનું છે. પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મમાં સામાન્ય રીતે ત્રણ સ્તરો હોય છે, જેમાં સપાટી પર સ્વ-હીલિંગ કોટિંગ હોય છે, મધ્યમાં પોલિમર ફિલ્મ હોય છે અને નીચેના સ્તર પર એક્રેલિક દબાણ-સંવેદનશીલ એડહેસિવ હોય છે. TPU એ મધ્યવર્તી પોલિમર ફિલ્મો તૈયાર કરવા માટેની મુખ્ય સામગ્રી છે.

પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મમાં ઉપયોગમાં લેવાતી TPU માટેની કામગીરીની આવશ્યકતાઓ નીચે મુજબ છે: સ્ક્રેચ પ્રતિકાર, ઉચ્ચ પારદર્શિતા (પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ>95%), નીચા-તાપમાનની લવચીકતા, ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકાર, તાણ શક્તિ>50MPa, વિસ્તરણ>400% અને શોર A 87-93 ની કઠિનતા શ્રેણી; સૌથી મહત્વપૂર્ણ કામગીરી હવામાન પ્રતિકાર છે, જેમાં યુવી વૃદ્ધત્વ, થર્મલ ઓક્સિડેટીવ ડિગ્રેડેશન અને હાઇડ્રોલિસિસનો સમાવેશ થાય છે.

હાલમાં પરિપક્વ ઉત્પાદનો એલિફેટિક TPU છે જે કાચા માલ તરીકે ડાયસાયક્લોહેક્સિલ ડાયસોસાયનેટ (H12MDI) અને પોલીકેપ્રોલેક્ટોન ડાયોલમાંથી તૈયાર કરવામાં આવે છે. સામાન્ય સુગંધિત ટીપીયુ યુવી ઇરેડિયેશનના એક દિવસ પછી દેખીતી રીતે પીળો થઈ જાય છે, જ્યારે કાર રેપ ફિલ્મ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા એલિફેટિક ટીપીયુ સમાન પરિસ્થિતિઓમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો કર્યા વિના તેના પીળા ગુણાંકને જાળવી શકે છે.
પોલી (ε – કેપ્રોલેક્ટોન) TPU પોલિએથર અને પોલિએસ્ટર TPU ની તુલનામાં વધુ સંતુલિત પ્રદર્શન ધરાવે છે. એક તરફ, તે સામાન્ય પોલિએસ્ટર TPU ના ઉત્કૃષ્ટ આંસુ પ્રતિકાર પ્રદર્શિત કરી શકે છે, જ્યારે બીજી તરફ, તે ઉત્કૃષ્ટ નીચા સંકોચન કાયમી વિરૂપતા અને પોલિથર TPU નું ઉચ્ચ રીબાઉન્ડ પ્રદર્શન પણ દર્શાવે છે, આમ બજારમાં તેનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.

બજારના વિભાજન પછી ઉત્પાદનની કિંમત-અસરકારકતા માટેની વિવિધ આવશ્યકતાઓને કારણે, સપાટીના કોટિંગ ટેક્નોલોજી અને એડહેસિવ ફોર્મ્યુલા એડજસ્ટમેન્ટ ક્ષમતામાં સુધારણા સાથે, ભવિષ્યમાં પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મો પર પોલિએથર અથવા સામાન્ય પોલિએસ્ટર H12MDI એલિફેટિક TPU લાગુ કરવાની તક પણ છે.

5. બાયોબેઝ્ડ TPU

બાયો આધારિત ટીપીયુ તૈયાર કરવા માટેની સામાન્ય પદ્ધતિ એ છે કે પોલિમરાઇઝેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન બાયો આધારિત મોનોમર્સ અથવા ઇન્ટરમીડિયેટ દાખલ કરવી, જેમ કે બાયો આધારિત આઇસોસાયનેટ્સ (જેમ કે MDI, PDI), બાયો આધારિત પોલિઓલ્સ, વગેરે. તેમાંથી, બાયોબેઝ્ડ આઇસોસાયનેટ્સ પ્રમાણમાં દુર્લભ છે. બજાર, જ્યારે બાયોબેઝ્ડ પોલિઓલ્સ વધુ સામાન્ય છે.

બાયો આધારિત આઇસોસાયનેટ્સના સંદર્ભમાં, 2000 ની શરૂઆતમાં, BASF, Covestro અને અન્યોએ PDI સંશોધનમાં ઘણા પ્રયત્નો કર્યા છે, અને PDI ઉત્પાદનોની પ્રથમ બેચ 2015-2016 માં બજારમાં મૂકવામાં આવી હતી. વાનહુઆ કેમિકલએ મકાઈના ભંડારમાંથી બનાવેલ બાયો આધારિત પીડીઆઈનો ઉપયોગ કરીને 100% બાયો આધારિત ટીપીયુ ઉત્પાદનો વિકસાવ્યા છે.

બાયો આધારિત પોલિઓલ્સની દ્રષ્ટિએ, તેમાં બાયો આધારિત પોલિટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન (PTMEG), બાયો આધારિત 1,4-બ્યુટેનેડિઓલ (BDO), બાયો આધારિત 1,3-પ્રોપેનેડિઓલ (PDO), બાયો આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ, બાયો આધારિત પોલિએથર પોલિઓલ્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

હાલમાં, બહુવિધ TPU ઉત્પાદકોએ બાયો આધારિત TPU લોન્ચ કર્યું છે, જેનું પ્રદર્શન પરંપરાગત પેટ્રોકેમિકલ આધારિત TPU સાથે તુલનાત્મક છે. આ બાયો આધારિત ટીપીયુ વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત બાયો આધારિત સામગ્રીના સ્તરમાં રહેલો છે, જે સામાન્ય રીતે 30% થી 40% સુધીનો હોય છે, જેમાં કેટલાક ઉચ્ચ સ્તર પણ હાંસલ કરે છે. પરંપરાગત પેટ્રોકેમિકલ આધારિત ટીપીયુની તુલનામાં, બાયો આધારિત ટીપીયુમાં કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડવા, કાચા માલનું ટકાઉ પુનઃઉત્પાદન, લીલા ઉત્પાદન અને સંસાધન સંરક્ષણ જેવા ફાયદા છે. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua કેમિકલ, અનેલિંગુઆ નવી સામગ્રીતેમની બાયો આધારિત TPU બ્રાન્ડ્સ લોન્ચ કરી છે, અને કાર્બન ઘટાડો અને ટકાઉપણું ભવિષ્યમાં TPU વિકાસ માટે મુખ્ય દિશાઓ છે.