टीपीयू के भविष्य के विकास के लिए प्रमुख दिशा-निर्देश

टीपीयू एक पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर है, जो डाइआइसोसाइनेट, पॉलीओल और चेन एक्सटेंडर से बना एक मल्टीफेज ब्लॉक कोपॉलिमर है। उच्च-प्रदर्शन वाले इलास्टोमर के रूप में, टीपीयू के उत्पाद निर्माण की दिशाएँ व्यापक हैं और इसका उपयोग दैनिक उपयोग की वस्तुओं, खेल उपकरणों, खिलौनों, सजावटी सामग्रियों और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है, जैसे कि जूते बनाने की सामग्री, होज़, केबल, चिकित्सा उपकरण आदि।

वर्तमान में, टीपीयू कच्चे माल के मुख्य निर्माताओं में बीएएसएफ, कोवेस्ट्रो, लुब्रिजोल, हंट्समैन, वानहुआ केमिकल शामिल हैं।लिंगहुआ नई सामग्रीऔर इसी तरह। घरेलू उद्यमों के विस्तार और क्षमता वृद्धि के साथ, टीपीयू उद्योग वर्तमान में अत्यधिक प्रतिस्पर्धी है। हालांकि, उच्च स्तरीय अनुप्रयोगों के क्षेत्र में, यह अभी भी आयात पर निर्भर है, जो एक ऐसा क्षेत्र है जिसमें चीन को महत्वपूर्ण प्रगति करने की आवश्यकता है। आइए टीपीयू उत्पादों के भविष्य के बाजार की संभावनाओं पर चर्चा करें।

1. सुपरक्रिटिकल फोमिंग ई-टीपीयू

2012 में, एडिडास और BASF ने संयुक्त रूप से एनर्जीबूस्ट नामक रनिंग शू ब्रांड विकसित किया, जिसमें मिडसोल सामग्री के रूप में फोमयुक्त TPU (ट्रेड नाम इन्फिनर्जी) का उपयोग किया जाता है। 80-85 की शोर ए कठोरता वाले पॉलीथर TPU को सब्सट्रेट के रूप में उपयोग करने के कारण, EVA मिडसोल की तुलना में, फोमयुक्त TPU मिडसोल 0°C से नीचे के तापमान में भी अच्छी लोच और कोमलता बनाए रख सकते हैं, जिससे पहनने में आराम मिलता है और यह बाजार में व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।
2. फाइबर प्रबलित संशोधित टीपीयू मिश्रित सामग्री

टीपीयू में अच्छी प्रभाव प्रतिरोधक क्षमता होती है, लेकिन कुछ अनुप्रयोगों में उच्च प्रत्यास्थता मापांक और अत्यंत कठोर सामग्री की आवश्यकता होती है। सामग्री की प्रत्यास्थता मापांक बढ़ाने के लिए ग्लास फाइबर सुदृढ़ीकरण संशोधन एक सामान्य रूप से प्रयुक्त तकनीक है। संशोधन के माध्यम से, उच्च प्रत्यास्थता मापांक, अच्छा इन्सुलेशन, मजबूत ताप प्रतिरोध, अच्छी प्रत्यास्थता पुनर्प्राप्ति क्षमता, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोधक क्षमता, कम विस्तार गुणांक और आयामी स्थिरता जैसे कई लाभों से युक्त थर्मोप्लास्टिक मिश्रित सामग्री प्राप्त की जा सकती है।

BASF ने अपने पेटेंट में कांच के छोटे रेशों का उपयोग करके उच्च मापांक वाले फाइबरग्लास प्रबलित टीपीयू तैयार करने की तकनीक प्रस्तुत की है। 1,3-प्रोपेनडायल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन ग्लाइकॉल (PTMEG, Mn=1000), MDI और 1,4-ब्यूटेनडायल (BDO) के साथ मिलाकर 83 की शोर डी कठोरता वाला टीपीयू संश्लेषित किया गया। इस टीपीयू को 52:48 के द्रव्यमान अनुपात में कांच के रेशों के साथ मिश्रित किया गया, जिससे 18.3 GPa के प्रत्यास्थ मापांक और 244 MPa की तन्यता शक्ति वाला एक मिश्रित पदार्थ प्राप्त हुआ।

ग्लास फाइबर के अलावा, कार्बन फाइबर कंपोजिट टीपीयू का उपयोग करने वाले उत्पादों की भी रिपोर्टें हैं, जैसे कि कोवेस्ट्रो का माएज़ियो कार्बन फाइबर/टीपीयू कंपोजिट बोर्ड, जिसका लोचदार मापांक 100 जीपीए तक है और घनत्व धातुओं की तुलना में कम है।
3. हैलोजन मुक्त अग्निरोधी टीपीयू

टीपीयू में उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध और अन्य गुण होते हैं, जो इसे तारों और केबलों के लिए एक बहुत ही उपयुक्त आवरण सामग्री बनाते हैं। लेकिन चार्जिंग स्टेशनों जैसे अनुप्रयोग क्षेत्रों में, उच्चतर ज्वाला मंदता की आवश्यकता होती है। टीपीयू के ज्वाला मंदक प्रदर्शन को बेहतर बनाने के सामान्यतः दो तरीके हैं। एक है प्रतिक्रियाशील ज्वाला मंदक संशोधन, जिसमें रासायनिक बंधन के माध्यम से टीपीयू के संश्लेषण में फॉस्फोरस, नाइट्रोजन और अन्य तत्वों से युक्त पॉलीओल्स या आइसोसाइनेट जैसे ज्वाला मंदक पदार्थों को शामिल किया जाता है; दूसरा है योगात्मक ज्वाला मंदक संशोधन, जिसमें टीपीयू को आधार के रूप में उपयोग किया जाता है और पिघल मिश्रण के लिए ज्वाला मंदक पदार्थ मिलाए जाते हैं।

रिएक्टिव मॉडिफिकेशन से टीपीयू की संरचना में बदलाव हो सकता है, लेकिन जब ज्वाला रोधी पदार्थ की मात्रा अधिक होती है, तो टीपीयू की मजबूती कम हो जाती है, प्रसंस्करण क्षमता बिगड़ जाती है, और थोड़ी मात्रा में मिलाने से अपेक्षित ज्वाला रोधी स्तर प्राप्त नहीं होता है। वर्तमान में, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कोई भी उच्च ज्वाला रोधी उत्पाद चार्जिंग स्टेशनों के अनुप्रयोग की आवश्यकताओं को सही मायने में पूरा नहीं कर सकता है।

पूर्व बायर मटेरियलसाइंस (अब कोस्ट्रॉन) ने एक पेटेंट में फॉस्फीन ऑक्साइड पर आधारित एक कार्बनिक फॉस्फोरस युक्त पॉलीओल (IHPO) प्रस्तुत किया था। IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI और BDO से संश्लेषित पॉलीथर TPU उत्कृष्ट ज्वाला रोधक क्षमता और यांत्रिक गुण प्रदर्शित करता है। इसकी एक्सट्रूज़न प्रक्रिया सुगम है और उत्पाद की सतह चिकनी है।

हैलोजन-मुक्त ज्वाला मंदक मिलाकर हैलोजन-मुक्त ज्वाला मंदक तैयार करना वर्तमान में सबसे आम तकनीकी तरीका है। आमतौर पर, फॉस्फोरस-आधारित, नाइट्रोजन-आधारित, सिलिकॉन-आधारित, बोरॉन-आधारित ज्वाला मंदकों को मिश्रित किया जाता है या धातु हाइड्रॉक्साइड का उपयोग ज्वाला मंदक के रूप में किया जाता है। टीपीयू की अंतर्निहित ज्वलनशीलता के कारण, दहन के दौरान एक स्थिर ज्वाला मंदक परत बनाने के लिए अक्सर 30% से अधिक ज्वाला मंदक की मात्रा की आवश्यकता होती है। हालांकि, जब ज्वाला मंदक की मात्रा अधिक होती है, तो यह टीपीयू सब्सट्रेट में असमान रूप से वितरित हो जाता है, और ज्वाला मंदक टीपीयू के यांत्रिक गुण आदर्श नहीं होते हैं, जो होज़, फिल्म और केबल जैसे क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग और प्रचार को भी सीमित करता है।

BASF के पेटेंट में ज्वाला-रोधी TPU तकनीक का वर्णन है, जिसमें 150kDa से अधिक भार औसत आणविक भार वाले TPU में ज्वाला-रोधी के रूप में मेलामाइन पॉलीफॉस्फेट और फॉस्फिनिक एसिड के फास्फोरस युक्त व्युत्पन्न को मिलाया जाता है। यह पाया गया कि उच्च तन्यता शक्ति प्राप्त करते हुए ज्वाला-रोधी प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार हुआ है।

सामग्री की तन्यता शक्ति को और बढ़ाने के लिए, BASF के पेटेंट में आइसोसाइनेट युक्त क्रॉसलिंकिंग एजेंट मास्टरबैच तैयार करने की विधि बताई गई है। UL94V-0 ज्वाला मंदक आवश्यकताओं को पूरा करने वाले मिश्रण में इस प्रकार के मास्टरबैच का 2% मिलाने से V-0 ज्वाला मंदक प्रदर्शन को बनाए रखते हुए सामग्री की तन्यता शक्ति 35MPa से बढ़कर 40MPa हो सकती है।

ज्वाला-रोधी टीपीयू की तापीय वृद्धावस्था प्रतिरोध क्षमता को बेहतर बनाने के लिए, पेटेंट मेंलिंगुआ न्यू मैटेरियल्स कंपनीसाथ ही, यह लेख सतह पर लेपित धातु हाइड्रॉक्साइड का उपयोग ज्वाला मंदक के रूप में करने की विधि भी प्रस्तुत करता है। ज्वाला मंदक टीपीयू के जल अपघटन प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए,लिंगुआ न्यू मैटेरियल्स कंपनीएक अन्य पेटेंट आवेदन में मेलामाइन ज्वाला मंदक को जोड़ने के आधार पर धातु कार्बोनेट को शामिल किया गया।

4. ऑटोमोटिव पेंट प्रोटेक्शन फिल्म के लिए टीपीयू

कार पेंट प्रोटेक्शन फिल्म एक सुरक्षात्मक परत है जो लगाने के बाद पेंट की सतह को हवा से अलग करती है, अम्लीय वर्षा, ऑक्सीकरण और खरोंच से बचाती है, और पेंट की सतह को लंबे समय तक सुरक्षा प्रदान करती है। इसका मुख्य कार्य लगाने के बाद कार के पेंट की सतह की सुरक्षा करना है। पेंट प्रोटेक्शन फिल्म में आमतौर पर तीन परतें होती हैं: पहली परत पर सेल्फ-हीलिंग कोटिंग, बीच में पॉलीमर फिल्म और सबसे नीचे एक्रिलिक प्रेशर-सेंसिटिव एडहेसिव। बीच की पॉलीमर फिल्मों को बनाने के लिए टीपीयू मुख्य सामग्रियों में से एक है।

पेंट सुरक्षा फिल्म में उपयोग किए जाने वाले टीपीयू के लिए प्रदर्शन आवश्यकताएँ इस प्रकार हैं: खरोंच प्रतिरोध, उच्च पारदर्शिता (प्रकाश संचरण > 95%), कम तापमान पर लचीलापन, उच्च तापमान प्रतिरोध, तन्यता शक्ति > 50 एमपीए, बढ़ाव > 400%, और शोर ए कठोरता सीमा 87-93; सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन मौसम प्रतिरोध है, जिसमें यूवी एजिंग, थर्मल ऑक्सीडेटिव डिग्रेडेशन और हाइड्रोलिसिस के प्रति प्रतिरोध शामिल है।

वर्तमान में विकसित उत्पाद डाइसाइक्लोहेक्सिल डाइआइसोसाइनेट (H12MDI) और पॉलीकैप्रोलैक्टोन डायोल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके तैयार किया गया एलिफैटिक टीपीयू है। साधारण एरोमैटिक टीपीयू यूवी विकिरण के एक दिन बाद स्पष्ट रूप से पीला पड़ जाता है, जबकि कार रैप फिल्म के लिए उपयोग किया जाने वाला एलिफैटिक टीपीयू समान परिस्थितियों में अपने पीलेपन के गुणांक को बिना किसी महत्वपूर्ण परिवर्तन के बनाए रख सकता है।
पॉली (ε – कैप्रोलैक्टोन) टीपीयू, पॉलीईथर और पॉलिएस्टर टीपीयू की तुलना में अधिक संतुलित प्रदर्शन प्रदान करता है। एक ओर, यह साधारण पॉलिएस्टर टीपीयू के समान उत्कृष्ट अपघर्षण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, वहीं दूसरी ओर, यह पॉलीईथर टीपीयू के समान उत्कृष्ट कम संपीड़न स्थायी विरूपण और उच्च रिबाउंड प्रदर्शन भी दर्शाता है, इसलिए इसका बाजार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

बाजार विभाजन के बाद उत्पाद की लागत-प्रभावशीलता के लिए अलग-अलग आवश्यकताओं के कारण, सतह कोटिंग प्रौद्योगिकी और चिपकने वाले फॉर्मूले को समायोजित करने की क्षमता में सुधार के साथ, भविष्य में पॉलीथर या साधारण पॉलिएस्टर एच12एमडीआई एलिफैटिक टीपीयू को पेंट सुरक्षा फिल्मों में लागू करने की भी संभावना है।

5. बायोबेस्ड टीपीयू

बायोबेस्ड टीपीयू तैयार करने की सामान्य विधि पॉलीमराइजेशन प्रक्रिया के दौरान बायोबेस्ड मोनोमर्स या इंटरमीडिएट्स को शामिल करना है, जैसे कि बायोबेस्ड आइसोसाइनेट (जैसे एमडीआई, पीडीआई), बायोबेस्ड पॉलीओल्स, आदि। इनमें से, बायोबेस्ड आइसोसाइनेट बाजार में अपेक्षाकृत कम पाए जाते हैं, जबकि बायोबेस्ड पॉलीओल्स अधिक आम हैं।

बायो-आधारित आइसोसाइनेट के संदर्भ में, 2000 की शुरुआत में ही, BASF, Covestro और अन्य कंपनियों ने PDI अनुसंधान में काफी प्रयास किए थे, और PDI उत्पादों का पहला बैच 2015-2016 में बाजार में उतारा गया था। वानहुआ केमिकल ने मक्के के भूसे से बने बायो-आधारित PDI का उपयोग करके 100% बायो-आधारित TPU उत्पाद विकसित किए हैं।

जैव-आधारित पॉलीओल्स के संदर्भ में, इसमें जैव-आधारित पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएमईजी), जैव-आधारित 1,4-ब्यूटेनडायल (बीडीओ), जैव-आधारित 1,3-प्रोपेनडायल (पीडीओ), जैव-आधारित पॉलिएस्टर पॉलीओल्स, जैव-आधारित पॉलीथर पॉलीओल्स आदि शामिल हैं।

वर्तमान में, कई टीपीयू निर्माताओं ने जैव-आधारित टीपीयू लॉन्च किया है, जिसका प्रदर्शन पारंपरिक पेट्रोकेमिकल-आधारित टीपीयू के बराबर है। इन जैव-आधारित टीपीयू के बीच मुख्य अंतर जैव-आधारित सामग्री के स्तर में निहित है, जो आमतौर पर 30% से 40% तक होता है, और कुछ में यह स्तर इससे भी अधिक होता है। पारंपरिक पेट्रोकेमिकल-आधारित टीपीयू की तुलना में, जैव-आधारित टीपीयू के कई फायदे हैं, जैसे कार्बन उत्सर्जन में कमी, कच्चे माल का सतत पुनर्जनन, हरित उत्पादन और संसाधन संरक्षण। BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, आदिलिंगहुआ नई सामग्रीउन्होंने अपने बायो-बेस्ड टीपीयू ब्रांड लॉन्च किए हैं, और कार्बन उत्सर्जन में कमी और स्थिरता भी भविष्य में टीपीयू विकास के लिए प्रमुख दिशाएं हैं।