TPU는 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머로 디이소시아네이트, 폴리올 및 사슬 연장제로 구성된 다상 블록 공중합체입니다. TPU는 고성능 엘라스토머로서 다양한 다운스트림 제품 방향을 갖고 있으며 생활용품, 스포츠 장비, 장난감, 장식 재료 및 신발 소재, 호스, 케이블, 의료 기기 등 기타 분야에 널리 사용됩니다.
현재 주요 TPU 원료 제조업체로는 BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,링화 신소재, 등등. 국내 기업의 레이아웃과 생산 능력 확장으로 TPU 산업은 현재 경쟁이 매우 치열합니다. 그러나 고급 응용 분야에서는 여전히 수입에 의존하고 있으며 이는 중국이 돌파구를 찾아야 하는 영역이기도 합니다. TPU 제품의 향후 시장 전망에 대해 이야기해 보겠습니다.
1. 초임계 발포 E-TPU
2012년 아디다스와 BASF는 발포 TPU(상표명 infinergy)를 미드솔 소재로 사용하는 런닝화 브랜드 EnergyBoost를 공동 개발했습니다. Shore A 경도가 80-85인 폴리에테르 TPU를 기재로 사용하기 때문에 EVA 미드솔에 비해 발포 TPU 미드솔은 0℃ 이하의 환경에서도 여전히 좋은 탄력성과 부드러움을 유지할 수 있어 착용감이 향상되고 널리 인정받고 있습니다. 시장.
2. 섬유강화 변형 TPU 복합재료
TPU는 내충격성이 우수하지만 일부 응용 분야에서는 높은 탄성률과 매우 단단한 재료가 필요합니다. 유리섬유 강화 변형은 재료의 탄성률을 높이기 위해 일반적으로 사용되는 기술입니다. 변형을 통해 높은 탄성률, 우수한 절연성, 강한 내열성, 우수한 탄성 회복 성능, 우수한 내식성, 내 충격성, 낮은 팽창 계수 및 치수 안정성과 같은 많은 장점을 지닌 열가소성 복합 재료를 얻을 수 있습니다.
바스프는 유리 단섬유를 활용해 고탄성 섬유유리 강화 TPU를 제조하는 기술을 특허로 선보였다. 1,3-프로판디올을 원료로 폴리테트라플루오로에틸렌글리콜(PTMEG, Mn=1000), MDI, 1,4-부탄디올(BDO)을 혼합하여 쇼어 D 경도 83의 TPU를 합성하였다. 이 TPU를 유리섬유와 52:48의 질량비로 배합하여 탄성률 18.3GPa, 인장강도 244MPa의 복합재료를 얻었다.
유리섬유 외에도 최대 100GPa의 탄성률을 갖고 금속보다 밀도가 낮은 코베스트로의 마에지오(Maezio) 탄소섬유/TPU 복합보드 등 탄소섬유 복합 TPU를 활용한 제품도 보고되고 있다.
3. 할로겐프리 난연 TPU
TPU는 고강도, 고인성, 우수한 내마모성 및 기타 특성을 갖추고 있어 전선 및 케이블용 외장재로 매우 적합합니다. 그러나 충전소와 같은 응용 분야에서는 더 높은 난연성이 요구됩니다. TPU의 난연성을 향상시키는 방법에는 일반적으로 두 가지가 있습니다. 하나는 화학적 결합을 통해 TPU 합성에 인, 질소 및 기타 원소를 함유한 폴리올 또는 이소시아네이트와 같은 난연성 물질을 도입하는 반응성 난연제 개질입니다. 두 번째는 TPU를 기재로 사용하고 용융 혼합을 위해 난연제를 추가하는 첨가제 난연제 개질입니다.
반응성 개질은 TPU의 구조를 변화시킬 수 있으나, 난연제 첨가량이 많으면 TPU의 강도가 감소하고 가공성능이 저하되며, 적은 양을 첨가해도 요구되는 난연제 수준을 달성할 수 없습니다. 현재, 충전소의 용도를 실제로 충족할 수 있는 상용화된 난연성 제품은 없습니다.
이전 Bayer MaterialScience(현 Kostron)는 한 특허에서 산화포스핀을 기반으로 한 유기 인 함유 폴리올(IHPO)을 도입한 적이 있습니다. IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI, BDO를 합성한 폴리에테르 TPU는 우수한 난연성과 기계적 물성을 나타낸다. 압출 공정이 매끄럽고 제품 표면이 매끄 럽습니다.
무할로겐 난연제를 첨가하는 것은 현재 무할로겐 난연제 TPU를 제조하는 데 가장 일반적으로 사용되는 기술 경로입니다. 일반적으로 난연제로는 인계, 질소계, 규소계, 붕소계 난연제를 배합하거나 금속 수산화물을 사용합니다. TPU 고유의 가연성으로 인해 연소 시 안정적인 난연층을 형성하기 위해서는 30% 이상의 난연 충진량이 필요한 경우가 많습니다. 그러나 난연제 첨가량이 많으면 TPU 기재에 난연제가 불균일하게 분산되어 난연제 TPU의 기계적 성질이 이상적이지 않아 호스, 필름 등 분야에서의 적용 및 판촉에도 제한이 따른다. , 및 케이블.
BASF의 특허는 난연제로서 멜라민 폴리포스페이트와 포스핀산의 인 함유 유도체를 중량 평균 분자량이 150kDa 이상인 TPU와 혼합하는 난연성 TPU 기술을 도입합니다. 높은 인장강도를 달성하면서도 난연 성능이 크게 향상된 것으로 나타났다.
재료의 인장 강도를 더욱 향상시키기 위해 BASF의 특허는 이소시아네이트를 함유한 가교제 마스터배치를 제조하는 방법을 소개합니다. UL94V-0 난연제 요구 사항을 충족하는 구성에 이러한 유형의 마스터배치를 2% 추가하면 V-0 난연 성능을 유지하면서 재료의 인장 강도를 35MPa에서 40MPa로 높일 수 있습니다.
난연성 TPU의 내열노화성을 향상시키기 위한 특허링화 신소재 회사또한 표면 코팅된 금속 수산화물을 난연제로 사용하는 방법을 소개합니다. 난연성 TPU의 내가수분해성을 향상시키기 위해,링화 신소재 회사또 다른 특허 출원에서는 멜라민 난연제 첨가를 기반으로 금속 탄산염을 도입했습니다.
4. 자동차 도료 보호필름용 TPU
자동차 페인트 보호 필름은 시공 후 페인트 표면을 공기와 격리시켜 산성비, 산화, 긁힘 등을 방지하고, 페인트 표면을 오랫동안 보호해 주는 보호 필름입니다. 주요 기능은 설치 후 자동차 페인트 표면을 보호하는 것입니다. 페인트 보호 필름은 일반적으로 표면에 자가 치유 코팅이 있고 중간에 폴리머 필름이 있고 바닥에 아크릴 감압성 접착제가 있는 3개 층으로 구성됩니다. TPU는 고분자 중간체 필름을 제조하는 주요 소재 중 하나입니다.
페인트 보호 필름에 사용되는 TPU의 성능 요구 사항은 긁힘 방지, 높은 투명성(광 투과율>95%), 저온 유연성, 고온 저항, 인장 강도>50MPa, 신율>400%, Shore A입니다. 87-93의 경도 범위; 가장 중요한 성능은 내후성이며, 여기에는 UV 노화, 열산화 분해 및 가수분해에 대한 저항성이 포함됩니다.
현재 성숙한 제품은 디사이클로헥실 디이소시아네이트(H12MDI)와 폴리카프로락톤 디올을 원료로 제조된 지방족 TPU입니다. 일반 방향족 TPU는 UV 조사 후 하루가 지나면 눈에 띄게 노란색으로 변하는 반면, 자동차 랩 필름에 사용되는 지방족 TPU는 동일한 조건에서 큰 변화 없이 황변 계수를 유지할 수 있습니다.
폴리(ε – 카프로락톤) TPU는 폴리에테르 및 폴리에스테르 TPU에 비해 균형 잡힌 성능을 제공합니다. 일반 폴리에스터 TPU의 뛰어난 인열저항성을 발휘하는 동시에 폴리에테르 TPU의 뛰어난 저압축 영구변형과 높은 반발성능을 보여 시장에서 널리 사용되고 있다.
시장 세분화 후 제품 비용 효율성에 대한 요구 사항이 다르기 때문에 표면 코팅 기술 및 접착제 배합 조정 능력이 향상됨에 따라 폴리에테르 또는 일반 폴리에스터 H12MDI 지방족 TPU가 향후 페인트 보호 필름에 적용될 가능성도 있습니다.
5. 바이오기반 TPU
바이오 기반 TPU를 제조하는 일반적인 방법은 중합 공정 중에 바이오 기반 이소시아네이트(예: MDI, PDI), 바이오 기반 폴리올 등과 같은 바이오 기반 모노머 또는 중간체를 도입하는 것입니다. 그 중에서 바이오 기반 이소시아네이트는 상대적으로 드뭅니다. 시장에서는 바이오 기반 폴리올이 더 일반적입니다.
바이오 기반 이소시아네이트의 경우 이미 2000년부터 BASF, Covestro 등이 PDI 연구에 많은 노력을 기울였으며 2015~2016년에 첫 번째 PDI 제품이 시장에 출시되었습니다. Wanhua Chemical은 옥수수대에서 만든 바이오 기반 PDI를 사용해 100% 바이오 기반 TPU 제품을 개발했습니다.
바이오 기반 폴리올로는 바이오 기반 폴리테트라플루오로에틸렌(PTMEG), 바이오 기반 1,4-부탄디올(BDO), 바이오 기반 1,3-프로판디올(PDO), 바이오 기반 폴리에스터 폴리올, 바이오 기반 폴리에테르 폴리올 등이 있습니다.
현재 여러 TPU 제조업체는 기존 석유화학 기반 TPU와 성능이 비슷한 바이오 기반 TPU를 출시했습니다. 이러한 바이오 기반 TPU의 주요 차이점은 바이오 기반 함량 수준에 있으며 일반적으로 30%~40% 범위에 있으며 일부는 더 높은 수준을 달성하기도 합니다. 기존 석유화학 기반 TPU와 비교하여 바이오 기반 TPU는 탄소 배출 감소, 원료의 지속 가능한 재생, 녹색 생산, 자원 보존 등의 장점을 가지고 있습니다. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical 및링화 신소재바이오 기반 TPU 브랜드를 출시했으며 탄소 감소와 지속 가능성도 향후 TPU 개발의 핵심 방향입니다.
게시 시간: 2024년 8월 9일