टीपीयू के भविष्य के विकास के लिए प्रमुख दिशाएँ

टीपीयू एक पॉलीयूरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर है, जो डायसोसाइनेट्स, पॉलीओल्स और चेन एक्सटेंडर से बना एक मल्टीफ़ेज़ ब्लॉक कॉपोलीमर है। एक उच्च-प्रदर्शन इलास्टोमर के रूप में, टीपीयू में डाउनस्ट्रीम उत्पाद दिशाओं की एक विस्तृत श्रृंखला है और इसका व्यापक रूप से दैनिक आवश्यकताओं, खेल उपकरण, खिलौने, सजावटी सामग्री और अन्य क्षेत्रों, जैसे जूता सामग्री, होज़, केबल, चिकित्सा उपकरण आदि में उपयोग किया जाता है।

वर्तमान में, मुख्य टीपीयू कच्चे माल निर्माताओं में बीएएसएफ, कोवेस्ट्रो, लुब्रीज़ोल, हंट्समैन, वन्हुआ केमिकल शामिल हैं।लिंगहुआ नई सामग्री, और इसी तरह। घरेलू उद्यमों के लेआउट और क्षमता विस्तार के साथ, टीपीयू उद्योग वर्तमान में अत्यधिक प्रतिस्पर्धी है। हालांकि, उच्च अंत अनुप्रयोग क्षेत्र में, यह अभी भी आयात पर निर्भर करता है, जो एक ऐसा क्षेत्र भी है जिसमें चीन को सफलता हासिल करने की आवश्यकता है। आइए टीपीयू उत्पादों के भविष्य के बाजार की संभावनाओं के बारे में बात करते हैं।

1. सुपरक्रिटिकल फोमिंग ई-टीपीयू

2012 में, एडिडास और BASF ने संयुक्त रूप से रनिंग शू ब्रांड एनर्जीबूस्ट विकसित किया, जो मिडसोल सामग्री के रूप में फोमयुक्त TPU (व्यापार नाम इनफिनर्जी) का उपयोग करता है। सब्सट्रेट के रूप में 80-85 की शोर ए कठोरता के साथ पॉलीइथर TPU के उपयोग के कारण, EVA मिडसोल की तुलना में, फोमयुक्त TPU मिडसोल अभी भी 0 ℃ से नीचे के वातावरण में अच्छी लोच और कोमलता बनाए रख सकते हैं, जो पहनने में आराम को बेहतर बनाता है और बाजार में व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।
2. फाइबर प्रबलित संशोधित टीपीयू मिश्रित सामग्री

टीपीयू में अच्छा प्रभाव प्रतिरोध होता है, लेकिन कुछ अनुप्रयोगों में, उच्च लोचदार मापांक और बहुत कठोर सामग्री की आवश्यकता होती है। ग्लास फाइबर सुदृढीकरण संशोधन सामग्री के लोचदार मापांक को बढ़ाने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। संशोधन के माध्यम से, उच्च लोचदार मापांक, अच्छा इन्सुलेशन, मजबूत गर्मी प्रतिरोध, अच्छा लोचदार वसूली प्रदर्शन, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोध, विस्तार का कम गुणांक और आयामी स्थिरता जैसे कई फायदे वाले थर्माप्लास्टिक मिश्रित सामग्री प्राप्त की जा सकती है।

BASF ने अपने पेटेंट में ग्लास शॉर्ट फाइबर का उपयोग करके उच्च मापांक वाले फाइबरग्लास प्रबलित TPU तैयार करने की तकनीक पेश की है। 83 की शोर डी कठोरता वाले एक TPU को पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन ग्लाइकॉल (PTMEG, Mn=1000), MDI, और 1,4-ब्यूटेनडियोल (BDO) को कच्चे माल के रूप में 1,3-प्रोपेनडियोल के साथ मिलाकर संश्लेषित किया गया था। इस TPU को 52:48 के द्रव्यमान अनुपात में ग्लास फाइबर के साथ मिश्रित किया गया ताकि 18.3 GPa के लोचदार मापांक और 244 MPa की तन्य शक्ति वाला एक मिश्रित पदार्थ प्राप्त किया जा सके।

ग्लास फाइबर के अतिरिक्त, कार्बन फाइबर कम्पोजिट टीपीयू का उपयोग करने वाले उत्पादों की भी रिपोर्टें हैं, जैसे कि कोवेस्ट्रो का मेज़ियो कार्बन फाइबर/टीपीयू कम्पोजिट बोर्ड, जिसका प्रत्यास्थ मापांक 100GPa तक है तथा धातुओं की तुलना में इसका घनत्व कम है।
3. हलोजन मुक्त लौ मंदक टीपीयू

टीपीयू में उच्च शक्ति, उच्च क्रूरता, उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध और अन्य गुण हैं, जो इसे तारों और केबलों के लिए एक बहुत ही उपयुक्त म्यान सामग्री बनाते हैं। लेकिन चार्जिंग स्टेशनों जैसे अनुप्रयोग क्षेत्रों में, उच्च लौ मंदता की आवश्यकता होती है। टीपीयू के लौ मंदक प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए आम तौर पर दो तरीके हैं। एक है प्रतिक्रियाशील लौ मंदक संशोधन, जिसमें रासायनिक बंधन के माध्यम से टीपीयू के संश्लेषण में फॉस्फोरस, नाइट्रोजन और अन्य तत्वों वाले पॉलीओल्स या आइसोसाइनेट जैसे लौ मंदक पदार्थों को शामिल करना शामिल है; दूसरा है एडिटिव फ्लेम रिटार्डेंट संशोधन, जिसमें सब्सट्रेट के रूप में टीपीयू का उपयोग करना और पिघल मिश्रण के लिए लौ मंदक जोड़ना शामिल है।

प्रतिक्रियाशील संशोधन टीपीयू की संरचना को बदल सकता है, लेकिन जब योजक लौ मंदक की मात्रा बड़ी होती है, तो टीपीयू की ताकत कम हो जाती है, प्रसंस्करण प्रदर्शन बिगड़ जाता है, और एक छोटी राशि जोड़ने से आवश्यक लौ मंदक स्तर प्राप्त नहीं हो सकता है। वर्तमान में, कोई भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उच्च लौ मंदक उत्पाद नहीं है जो वास्तव में चार्जिंग स्टेशनों के आवेदन को पूरा कर सकता है।

भूतपूर्व बायर मैटीरियलसाइंस (अब कोस्ट्रॉन) ने एक बार पेटेंट में फॉस्फीन ऑक्साइड पर आधारित एक कार्बनिक फॉस्फोरस युक्त पॉलीओल (IHPO) पेश किया था। IHPO, PTMEG-1000, 4,4'- MDI, और BDO से संश्लेषित पॉलीइथर TPU उत्कृष्ट ज्वाला मंदता और यांत्रिक गुणों को प्रदर्शित करता है। एक्सट्रूज़न प्रक्रिया चिकनी है, और उत्पाद की सतह चिकनी है।

हलोजन-मुक्त अग्निरोधी टीपीयू तैयार करने के लिए हलोजन-मुक्त अग्निरोधी जोड़ना वर्तमान में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला तकनीकी मार्ग है। आम तौर पर, फास्फोरस आधारित, नाइट्रोजन आधारित, सिलिकॉन आधारित, बोरान आधारित अग्निरोधी को मिश्रित किया जाता है या धातु हाइड्रॉक्साइड का उपयोग अग्निरोधी के रूप में किया जाता है। टीपीयू की अंतर्निहित ज्वलनशीलता के कारण, दहन के दौरान एक स्थिर अग्निरोधी परत बनाने के लिए अक्सर 30% से अधिक अग्निरोधी भरने की मात्रा की आवश्यकता होती है। हालाँकि, जब अग्निरोधी की मात्रा बड़ी होती है, तो अग्निरोधी टीपीयू सब्सट्रेट में असमान रूप से फैल जाता है, और अग्निरोधी टीपीयू के यांत्रिक गुण आदर्श नहीं होते हैं, जो होज़, फ़िल्म और केबल जैसे क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग और प्रचार को भी सीमित करता है।

BASF के पेटेंट में एक अग्निरोधी TPU तकनीक पेश की गई है, जो मेलामाइन पॉलीफॉस्फेट और फॉस्फिनिक एसिड के फॉस्फोरस युक्त व्युत्पन्न को अग्निरोधी के रूप में TPU के साथ मिश्रित करती है, जिसका औसत आणविक भार 150kDa से अधिक होता है। यह पाया गया कि उच्च तन्य शक्ति प्राप्त करते हुए अग्निरोधी प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार हुआ।

सामग्री की तन्य शक्ति को और बढ़ाने के लिए, BASF के पेटेंट में आइसोसाइनेट युक्त क्रॉसलिंकिंग एजेंट मास्टरबैच तैयार करने की विधि प्रस्तुत की गई है। UL94V-0 फ्लेम रिटार्डेंट आवश्यकताओं को पूरा करने वाली संरचना में इस प्रकार के मास्टरबैच का 2% जोड़ने से V-0 फ्लेम रिटार्डेंट प्रदर्शन को बनाए रखते हुए सामग्री की तन्य शक्ति को 35MPa से 40MPa तक बढ़ाया जा सकता है।

लौ-मंदक टीपीयू के गर्मी उम्र बढ़ने प्रतिरोध में सुधार करने के लिए, का पेटेंटलिंग्हुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीसतह लेपित धातु हाइड्रॉक्साइड को अग्निरोधी के रूप में उपयोग करने की विधि भी प्रस्तुत की गई है। अग्निरोधी टीपीयू के हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए,लिंग्हुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीएक अन्य पेटेंट आवेदन में मेलामाइन फ्लेम रिटार्डेंट को शामिल करने के आधार पर मेटल कार्बोनेट को पेश किया गया।

4. ऑटोमोटिव पेंट प्रोटेक्शन फिल्म के लिए टीपीयू

कार पेंट प्रोटेक्शन फिल्म एक सुरक्षात्मक फिल्म है जो स्थापना के बाद पेंट की सतह को हवा से अलग करती है, एसिड रेन, ऑक्सीकरण, खरोंच को रोकती है और पेंट की सतह के लिए लंबे समय तक चलने वाली सुरक्षा प्रदान करती है। इसका मुख्य कार्य स्थापना के बाद कार पेंट की सतह की सुरक्षा करना है। पेंट प्रोटेक्शन फिल्म में आम तौर पर तीन परतें होती हैं, सतह पर एक सेल्फ-हीलिंग कोटिंग, बीच में एक पॉलीमर फिल्म और निचली परत पर एक ऐक्रेलिक प्रेशर-सेंसिटिव चिपकने वाला पदार्थ होता है। टीपीयू इंटरमीडिएट पॉलीमर फिल्म तैयार करने के लिए मुख्य सामग्रियों में से एक है।

पेंट संरक्षण फिल्म में उपयोग किए जाने वाले टीपीयू के लिए प्रदर्शन आवश्यकताएं इस प्रकार हैं: खरोंच प्रतिरोध, उच्च पारदर्शिता (प्रकाश संप्रेषण> 95%), कम तापमान लचीलापन, उच्च तापमान प्रतिरोध, तन्य शक्ति> 50 एमपीए, बढ़ाव> 400%, और शोर ए कठोरता रेंज 87-93; सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन मौसम प्रतिरोध है, जिसमें यूवी उम्र बढ़ने, थर्मल ऑक्सीडेटिव गिरावट और हाइड्रोलिसिस का प्रतिरोध शामिल है।

वर्तमान में परिपक्व उत्पाद डाइसाइक्लोहेक्सिल डायसोसाइनेट (H12MDI) और पॉलीकैप्रोलैक्टोन डायोल से कच्चे माल के रूप में तैयार किए गए एलिफैटिक TPU हैं। साधारण सुगंधित TPU UV विकिरण के एक दिन बाद स्पष्ट रूप से पीला हो जाता है, जबकि कार रैप फिल्म के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एलिफैटिक TPU समान परिस्थितियों में महत्वपूर्ण बदलाव के बिना अपने पीलेपन के गुणांक को बनाए रख सकता है।
पॉली (ε – कैप्रोलैक्टोन) टीपीयू में पॉलीइथर और पॉलिएस्टर टीपीयू की तुलना में अधिक संतुलित प्रदर्शन होता है। एक ओर, यह साधारण पॉलिएस्टर टीपीयू के उत्कृष्ट आंसू प्रतिरोध को प्रदर्शित कर सकता है, जबकि दूसरी ओर, यह पॉलीइथर टीपीयू के उत्कृष्ट कम संपीड़न स्थायी विरूपण और उच्च पलटाव प्रदर्शन को भी प्रदर्शित करता है, इस प्रकार बाजार में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

बाजार विभाजन के बाद उत्पाद लागत प्रभावशीलता के लिए अलग-अलग आवश्यकताओं के कारण, सतह कोटिंग प्रौद्योगिकी और चिपकने वाला सूत्र समायोजन क्षमता के सुधार के साथ, भविष्य में पेंट संरक्षण फिल्मों के लिए पॉलीइथर या साधारण पॉलिएस्टर H12MDI एलिफैटिक टीपीयू को लागू करने का भी मौका है।

5. जैव-आधारित टीपीयू

जैव आधारित टीपीयू तैयार करने की सामान्य विधि बहुलकीकरण प्रक्रिया के दौरान जैव आधारित मोनोमर्स या मध्यवर्ती पदार्थों को शामिल करना है, जैसे जैव आधारित आइसोसाइनेट्स (जैसे एमडीआई, पीडीआई), जैव आधारित पॉलीओल्स, आदि। उनमें से, जैव आधारित आइसोसाइनेट्स बाजार में अपेक्षाकृत दुर्लभ हैं, जबकि जैव आधारित पॉलीओल्स अधिक आम हैं।

जैव आधारित आइसोसाइनेट के मामले में, 2000 की शुरुआत में ही, BASF, कोवेस्ट्रो और अन्य ने PDI अनुसंधान में बहुत प्रयास किया है, और PDI उत्पादों का पहला बैच 2015-2016 में बाजार में उतारा गया। वानहुआ केमिकल ने मकई के भूसे से बने जैव आधारित PDI का उपयोग करके 100% जैव आधारित TPU उत्पाद विकसित किए हैं।

जैव आधारित पॉलीओल्स के संदर्भ में, इसमें जैव आधारित पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएमईजी), जैव आधारित 1,4-ब्यूटेनडियोल (बीडीओ), जैव आधारित 1,3-प्रोपेनडियोल (पीडीओ), जैव आधारित पॉलिएस्टर पॉलीओल्स, जैव आधारित पॉलीइथर पॉलीओल्स आदि शामिल हैं।

वर्तमान में, कई TPU निर्माताओं ने जैव आधारित TPU लॉन्च किए हैं, जिनका प्रदर्शन पारंपरिक पेट्रोकेमिकल आधारित TPU के बराबर है। इन जैव आधारित TPU के बीच मुख्य अंतर जैव आधारित सामग्री के स्तर में निहित है, जो आम तौर पर 30% से 40% तक होता है, कुछ उच्च स्तर भी प्राप्त करते हैं। पारंपरिक पेट्रोकेमिकल आधारित TPU की तुलना में, जैव आधारित TPU में कार्बन उत्सर्जन को कम करने, कच्चे माल का स्थायी पुनर्जनन, हरित उत्पादन और संसाधन संरक्षण जैसे लाभ हैं। BASF, कोवेस्ट्रो, लुब्रीज़ोल, वानहुआ केमिकल, औरलिंगहुआ नई सामग्रीने अपने जैव आधारित टीपीयू ब्रांड लॉन्च किए हैं, और कार्बन न्यूनीकरण और स्थिरता भी भविष्य में टीपीयू विकास के लिए प्रमुख दिशाएं हैं।