TPU భవిష్యత్ అభివృద్ధికి కీలక దిశలు

TPU అనేది ఒక పాలియురేథేన్ థర్మోప్లాస్టిక్ ఎలాస్టోమర్, ఇది డైఐసోసయనేట్లు, పాలియోల్స్ మరియు చైన్ ఎక్స్‌టెండర్‌లతో కూడిన ఒక బహుళదశల బ్లాక్ కోపాలిమర్. అధిక పనితీరు గల ఎలాస్టోమర్‌గా, TPUకి అనేక రకాల తదుపరి ఉత్పత్తి రంగాలు ఉన్నాయి మరియు ఇది రోజువారీ అవసరాలు, క్రీడా పరికరాలు, బొమ్మలు, అలంకరణ సామగ్రి మరియు షూ మెటీరియల్స్, హోసెస్, కేబుల్స్, వైద్య పరికరాలు మొదలైన ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

ప్రస్తుతం, ప్రధాన TPU ముడి పదార్థాల తయారీదారులలో BASF, కోవెస్ట్రో, లుబ్రిజోల్, హంట్స్‌మాన్, వాన్‌హువా కెమికల్ వంటివి ఉన్నాయి.లింగ్వా కొత్త మెటీరియల్స్మరియు మొదలైనవి. దేశీయ సంస్థల ప్రణాళిక మరియు సామర్థ్య విస్తరణతో, TPU పరిశ్రమ ప్రస్తుతం అత్యంత పోటీతత్వంతో ఉంది. అయితే, ఉన్నత-స్థాయి వినియోగ రంగంలో, ఇది ఇప్పటికీ దిగుమతులపై ఆధారపడి ఉంది, ఇది కూడా చైనా పురోగతి సాధించాల్సిన ఒక రంగం. TPU ఉత్పత్తుల భవిష్యత్ మార్కెట్ అవకాశాల గురించి మాట్లాడుకుందాం.

1. సూపర్ క్రిటికల్ ఫోమింగ్ E-TPU

2012లో, అడిడాస్ మరియు BASF సంయుక్తంగా ఎనర్జీబూస్ట్ అనే రన్నింగ్ షూ బ్రాండ్‌ను అభివృద్ధి చేశాయి, ఇది మిడ్‌సోల్ మెటీరియల్‌గా ఫోమ్డ్ TPU (వాణిజ్య నామం ఇన్ఫినర్జీ)ని ఉపయోగిస్తుంది. సబ్‌స్ట్రేట్‌గా 80-85 షోర్ A కాఠిన్యం గల పాలిథర్ TPUని ఉపయోగించడం వల్ల, EVA మిడ్‌సోల్స్‌తో పోలిస్తే, ఫోమ్డ్ TPU మిడ్‌సోల్స్ 0 ℃ కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఉన్న వాతావరణంలో కూడా మంచి స్థితిస్థాపకతను మరియు మృదుత్వాన్ని నిలుపుకోగలవు, ఇది ధరించే సౌకర్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు మార్కెట్‌లో విస్తృతంగా గుర్తింపు పొందింది.
2. ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ మోడిఫైడ్ TPU కాంపోజిట్ మెటీరియల్

TPU మంచి ప్రభావ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, కానీ కొన్ని అనువర్తనాలలో, అధిక స్థితిస్థాపక గుణకం మరియు చాలా గట్టి పదార్థాలు అవసరం. పదార్థాల స్థితిస్థాపక గుణకాన్ని పెంచడానికి గ్లాస్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్‌మెంట్ మార్పు అనేది సాధారణంగా ఉపయోగించే ఒక పద్ధతి. ఈ మార్పు ద్వారా, అధిక స్థితిస్థాపక గుణకం, మంచి ఇన్సులేషన్, బలమైన ఉష్ణ నిరోధకత, మంచి స్థితిస్థాపక పునరుద్ధరణ పనితీరు, మంచి తుప్పు నిరోధకత, ప్రభావ నిరోధకత, తక్కువ వ్యాకోచ గుణకం మరియు పరిమాణ స్థిరత్వం వంటి అనేక ప్రయోజనాలతో కూడిన థర్మోప్లాస్టిక్ మిశ్రమ పదార్థాలను పొందవచ్చు.

BASF తన పేటెంట్‌లో, గ్లాస్ షార్ట్ ఫైబర్‌లను ఉపయోగించి అధిక మాడ్యులస్ ఫైబర్‌గ్లాస్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ TPUను తయారుచేసే సాంకేతికతను ప్రవేశపెట్టింది. పాలిటెట్రాఫ్లోరోఇథిలీన్ గ్లైకాల్ (PTMEG, Mn=1000), MDI, మరియు 1,3-ప్రొపేన్‌డయోల్‌తో 1,4-బ్యూటేన్‌డయోల్ (BDO)లను ముడి పదార్థాలుగా కలపడం ద్వారా 83 షోర్ D కాఠిన్యం గల ఒక TPUను సంశ్లేషణ చేశారు. ఈ TPUను 52:48 ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తిలో గ్లాస్ ఫైబర్‌తో కలిపి, 18.3 GPa ఎలాస్టిక్ మాడ్యులస్ మరియు 244 MPa తన్యత బలం గల ఒక మిశ్రమ పదార్థాన్ని పొందారు.

గ్లాస్ ఫైబర్‌తో పాటు, కార్బన్ ఫైబర్ కాంపోజిట్ TPUని ఉపయోగించే ఉత్పత్తుల గురించి కూడా నివేదికలు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, కోవెస్ట్రో వారి మేజియో కార్బన్ ఫైబర్/TPU కాంపోజిట్ బోర్డ్, 100GPa వరకు ఎలాస్టిక్ మాడ్యులస్‌ను మరియు లోహాల కంటే తక్కువ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది.
3. హాలోజన్ రహిత జ్వాల నిరోధక TPU

TPU అధిక బలం, అధిక దృఢత్వం, అద్భుతమైన అరుగుదల నిరోధకత మరియు ఇతర లక్షణాలను కలిగి ఉండటం వలన, ఇది వైర్లు మరియు కేబుల్స్ కోసం చాలా అనువైన షీత్ మెటీరియల్‌గా ఉంటుంది. కానీ ఛార్జింగ్ స్టేషన్ల వంటి అప్లికేషన్ రంగాలలో, అధిక జ్వాల నిరోధకత అవసరం. TPU యొక్క జ్వాల నిరోధక పనితీరును మెరుగుపరచడానికి సాధారణంగా రెండు మార్గాలు ఉన్నాయి. ఒకటి రియాక్టివ్ ఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్ మాడిఫికేషన్, దీనిలో రసాయన బంధం ద్వారా TPU సంశ్లేషణలోకి ఫాస్ఫరస్, నైట్రోజన్ మరియు ఇతర మూలకాలను కలిగి ఉన్న పాలియోల్స్ లేదా ఐసోసయనేట్స్ వంటి జ్వాల నిరోధక పదార్థాలను ప్రవేశపెడతారు; రెండవది అడిటివ్ ఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్ మాడిఫికేషన్, దీనిలో TPUను సబ్‌స్ట్రేట్‌గా ఉపయోగించి, మెల్ట్ మిక్సింగ్ కోసం జ్వాల నిరోధకాలను కలుపుతారు.

రియాక్టివ్ మాడిఫికేషన్ TPU యొక్క నిర్మాణాన్ని మార్చగలదు, కానీ అదనపు ఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్ పరిమాణం ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, TPU యొక్క బలం తగ్గి, ప్రాసెసింగ్ పనితీరు క్షీణిస్తుంది, మరియు తక్కువ పరిమాణంలో జోడించడం ద్వారా అవసరమైన ఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్ స్థాయిని సాధించలేము. ప్రస్తుతం, ఛార్జింగ్ స్టేషన్ల అనువర్తనానికి నిజంగా సరిపోయే అధిక ఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్ ఉత్పత్తి వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో లేదు.

పూర్వపు బేయర్ మెటీరియల్‌సైన్స్ (ప్రస్తుతం కోస్ట్రాన్) ఒకప్పుడు ఫాస్ఫిన్ ఆక్సైడ్ ఆధారిత ఆర్గానిక్ ఫాస్ఫరస్ కలిగిన పాలియోల్ (IHPO)ను ఒక పేటెంట్‌లో పరిచయం చేసింది. IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI, మరియు BDO నుండి సంశ్లేషణ చేయబడిన పాలిఈథర్ TPU అద్భుతమైన జ్వాల నిరోధకత మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది. ఎక్స్‌ట్రూషన్ ప్రక్రియ సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు ఉత్పత్తి యొక్క ఉపరితలం నునుపుగా ఉంటుంది.

హాలోజన్-రహిత జ్వాల నిరోధకాలను కలపడం అనేది, హాలోజన్-రహిత జ్వాల నిరోధక TPUను తయారు చేయడానికి ప్రస్తుతం అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే సాంకేతిక మార్గం. సాధారణంగా, ఫాస్ఫరస్ ఆధారిత, నైట్రోజన్ ఆధారిత, సిలికాన్ ఆధారిత, బోరాన్ ఆధారిత జ్వాల నిరోధకాలను మిశ్రమంగా కలుపుతారు లేదా లోహ హైడ్రాక్సైడ్‌లను జ్వాల నిరోధకాలుగా ఉపయోగిస్తారు. TPU యొక్క సహజసిద్ధమైన మండే స్వభావం కారణంగా, దహనం సమయంలో స్థిరమైన జ్వాల నిరోధక పొరను ఏర్పరచడానికి తరచుగా 30% కంటే ఎక్కువ జ్వాల నిరోధక పూరకం అవసరం అవుతుంది. అయితే, కలిపిన జ్వాల నిరోధకం పరిమాణం ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ఆ జ్వాల నిరోధకం TPU ఉపరితలంలో అసమానంగా వ్యాపిస్తుంది, మరియు జ్వాల నిరోధక TPU యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలు ఆదర్శంగా ఉండవు. ఇది గొట్టాలు, ఫిల్మ్‌లు మరియు కేబుల్స్ వంటి రంగాలలో దాని అనువర్తనాన్ని మరియు ప్రచారాన్ని కూడా పరిమితం చేస్తుంది.

BASF యొక్క పేటెంట్, 150kDa కంటే ఎక్కువ బరువు సగటు అణుభారం కలిగిన TPUతో, మెలమైన్ పాలిఫాస్ఫేట్ మరియు ఫాస్ఫినిక్ ఆమ్లం యొక్క ఫాస్ఫరస్ కలిగిన ఉత్పన్నాన్ని అగ్ని నిరోధకాలుగా మిళితం చేసే ఒక అగ్ని నిరోధక TPU సాంకేతికతను పరిచయం చేస్తుంది. అధిక తన్యత బలాన్ని సాధించడంతో పాటు, అగ్ని నిరోధక పనితీరు గణనీయంగా మెరుగుపడిందని కనుగొనబడింది.

పదార్థం యొక్క తన్యత బలాన్ని మరింత పెంచడానికి, ఐసోసయనేట్‌లను కలిగి ఉన్న క్రాస్‌లింకింగ్ ఏజెంట్ మాస్టర్‌బ్యాచ్‌ను తయారుచేసే ఒక పద్ధతిని BASF పేటెంట్ పరిచయం చేస్తుంది. UL94V-0 జ్వాల నిరోధక అవసరాలను తీర్చే మిశ్రమానికి ఈ రకమైన మాస్టర్‌బ్యాచ్‌ను 2% జోడించడం ద్వారా, V-0 జ్వాల నిరోధక పనితీరును కొనసాగిస్తూనే పదార్థం యొక్క తన్యత బలాన్ని 35MPa నుండి 40MPa కు పెంచవచ్చు.

ఫ్లేమ్-రిటార్డెంట్ TPU యొక్క ఉష్ణ వృద్ధాప్య నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి, పేటెంట్లింగ్హువా న్యూ మెటీరియల్స్ కంపెనీఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్లుగా ఉపరితలంపై పూత పూసిన మెటల్ హైడ్రాక్సైడ్లను ఉపయోగించే పద్ధతిని కూడా పరిచయం చేస్తుంది. ఫ్లేమ్-రిటార్డెంట్ TPU యొక్క హైడ్రోలైసిస్ నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి,లింగ్హువా న్యూ మెటీరియల్స్ కంపెనీమరొక పేటెంట్ దరఖాస్తులో మెలమైన్ ఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్‌ను జోడించడం ఆధారంగా మెటల్ కార్బోనేట్‌ను ప్రవేశపెట్టారు.

4. ఆటోమోటివ్ పెయింట్ ప్రొటెక్షన్ ఫిల్మ్ కోసం TPU

కార్ పెయింట్ ప్రొటెక్షన్ ఫిల్మ్ అనేది ఒక రక్షిత పొర. ఇది అమర్చిన తర్వాత పెయింట్ ఉపరితలాన్ని గాలి నుండి వేరుచేసి, ఆమ్ల వర్షం, ఆక్సీకరణ, గీతల నుండి కాపాడుతుంది మరియు పెయింట్ ఉపరితలానికి దీర్ఘకాలిక రక్షణను అందిస్తుంది. అమర్చిన తర్వాత కారు పెయింట్ ఉపరితలాన్ని రక్షించడమే దీని ప్రధాన విధి. పెయింట్ ప్రొటెక్షన్ ఫిల్మ్‌లో సాధారణంగా మూడు పొరలు ఉంటాయి: ఉపరితలంపై సెల్ఫ్-హీలింగ్ కోటింగ్, మధ్యలో పాలిమర్ ఫిల్మ్ మరియు అడుగు పొరలో యాక్రిలిక్ ప్రెజర్-సెన్సిటివ్ అడెసివ్ ఉంటాయి. మధ్యస్థ పాలిమర్ ఫిల్మ్‌లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే ప్రధాన పదార్థాలలో TPU ఒకటి.

పెయింట్ ప్రొటెక్షన్ ఫిల్మ్‌లో ఉపయోగించే TPU యొక్క పనితీరు అవసరాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి: గీతల నిరోధకత, అధిక పారదర్శకత (కాంతి ప్రసరణ>95%), తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత వద్ద వశ్యత, అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత, తన్యత బలం>50MPa, సాగే గుణం>400%, మరియు 87-93 షోర్ A కాఠిన్య పరిధి; అత్యంత ముఖ్యమైన పనితీరు వాతావరణ నిరోధకత, ఇందులో UV వృద్ధాప్యం, ఉష్ణ ఆక్సీకరణ క్షీణత మరియు జలవిశ్లేషణకు నిరోధకత ఉంటాయి.

ప్రస్తుతం అభివృద్ధి చెందిన ఉత్పత్తులు, డైసైక్లోహెక్సైల్ డైఐసోసయనేట్ (H12MDI) మరియు పాలీకాప్రోలాక్టోన్ డైయోల్‌ను ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగించి తయారు చేసిన అలిఫాటిక్ TPU. సాధారణ ఆరోమాటిక్ TPU UV కిరణాల ప్రసరణకు గురైన ఒక రోజు తర్వాత స్పష్టంగా పసుపు రంగులోకి మారుతుంది, అయితే కార్ వ్రాప్ ఫిల్మ్ కోసం ఉపయోగించే అలిఫాటిక్ TPU అదే పరిస్థితులలో గణనీయమైన మార్పులు లేకుండా దాని పసుపు రంగులోకి మారే గుణకాన్ని నిలుపుకోగలదు.
పాలిథర్ మరియు పాలిస్టర్ TPUలతో పోలిస్తే పాలి (ε – కాప్రోలాక్టోన్) TPU మరింత సమతుల్యమైన పనితీరును కలిగి ఉంటుంది. ఒకవైపు, ఇది సాధారణ పాలిస్టర్ TPU వలె అద్భుతమైన చిరుగు నిరోధకతను ప్రదర్శిస్తుంది, మరోవైపు, ఇది పాలిథర్ TPU వలె అత్యుత్తమ తక్కువ సంపీడన శాశ్వత విరూపణ మరియు అధిక పునఃస్థితి పనితీరును కూడా కనబరుస్తుంది, అందువల్ల ఇది మార్కెట్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది.

మార్కెట్ విభజన తర్వాత ఉత్పత్తి వ్యయ-సామర్థ్యం కోసం ఉన్న విభిన్న అవసరాల కారణంగా, ఉపరితల పూత సాంకేతికత మరియు అంటుకునే ఫార్ములా సర్దుబాటు సామర్థ్యం మెరుగుపడటంతో, భవిష్యత్తులో పెయింట్ రక్షణ ఫిల్మ్‌లకు పాలిథర్ లేదా సాధారణ పాలిస్టర్ H12MDI అలిఫాటిక్ TPUని వర్తింపజేయడానికి కూడా అవకాశం ఉంది.

5. బయోబేస్డ్ TPU

బయో ఆధారిత TPUను తయారు చేయడానికి సాధారణ పద్ధతి ఏమిటంటే, పాలిమరైజేషన్ ప్రక్రియలో బయో ఆధారిత మోనోమర్‌లను లేదా ఇంటర్మీడియట్‌లను ప్రవేశపెట్టడం, ఉదాహరణకు బయో ఆధారిత ఐసోసయనేట్‌లు (MDI, PDI వంటివి), బయో ఆధారిత పాలియోల్స్ మొదలైనవి. వీటిలో, బయో ఆధారిత ఐసోసయనేట్‌లు మార్కెట్‌లో చాలా అరుదుగా లభిస్తాయి, అయితే బయో ఆధారిత పాలియోల్స్ ఎక్కువగా కనిపిస్తాయి.

జీవ ఆధారిత ఐసోసయనేట్ల విషయానికి వస్తే, 2000వ సంవత్సరం ప్రారంభంలోనే BASF, కోవెస్ట్రో మరియు ఇతరులు PDI పరిశోధనలో చాలా కృషి చేశారు, మరియు PDI ఉత్పత్తుల మొదటి విడత 2015-2016లో మార్కెట్లోకి వచ్చింది. వాన్హువా కెమికల్, మొక్కజొన్న కాండం నుండి తయారు చేసిన జీవ ఆధారిత PDIని ఉపయోగించి 100% జీవ ఆధారిత TPU ఉత్పత్తులను అభివృద్ధి చేసింది.

జీవ ఆధారిత పాలియోల్స్ విషయానికి వస్తే, వాటిలో జీవ ఆధారిత పాలిటెట్రాఫ్లోరోఇథిలీన్ (PTMEG), జీవ ఆధారిత 1,4-బ్యూటేన్‌డియోల్ (BDO), జీవ ఆధారిత 1,3-ప్రొపేన్‌డియోల్ (PDO), జీవ ఆధారిత పాలిస్టర్ పాలియోల్స్, జీవ ఆధారిత పాలిఈథర్ పాలియోల్స్ మొదలైనవి ఉంటాయి.

ప్రస్తుతం, అనేక TPU తయారీదారులు బయో ఆధారిత TPUను విడుదల చేశారు, దీని పనితీరు సాంప్రదాయ పెట్రోకెమికల్ ఆధారిత TPUతో సమానంగా ఉంటుంది. ఈ బయో ఆధారిత TPUల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం వాటిలోని బయో ఆధారిత పదార్థం స్థాయిలో ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా 30% నుండి 40% వరకు ఉంటుంది, కొన్నింటిలో ఇంకా అధిక స్థాయిలను కూడా సాధిస్తున్నారు. సాంప్రదాయ పెట్రోకెమికల్ ఆధారిత TPUతో పోలిస్తే, బయో ఆధారిత TPU కార్బన్ ఉద్గారాలను తగ్గించడం, ముడి పదార్థాల సుస్థిర పునరుత్పత్తి, హరిత ఉత్పత్తి మరియు వనరుల పరిరక్షణ వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. BASF, కోవెస్ట్రో, లుబ్రిజోల్, వాన్హువా కెమికల్, మరియులింగ్వా కొత్త మెటీరియల్స్వారు తమ బయో ఆధారిత TPU బ్రాండ్‌లను ప్రారంభించారు, మరియు భవిష్యత్తులో TPU అభివృద్ధికి కార్బన్ తగ్గింపు మరియు సుస్థిరత కూడా కీలకమైన దిశలు.