टीपीयू के भविष्य के विकास के लिए प्रमुख दिशाएँ

टीपीयू एक पॉलीयूरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर है, जो डायसोसायनेट्स, पॉलीओल्स और चेन एक्सटेंडर्स से बना एक बहु-चरणीय ब्लॉक कोपोलिमर है। एक उच्च-प्रदर्शन इलास्टोमर के रूप में, टीपीयू के 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, नली, केबल, चिकित्सा उपकरण आदि में उपयोग किया जाता है।

वर्तमान में, मुख्य टीपीयू कच्चे माल निर्माताओं में बीएएसएफ, कोवेस्ट्रो, लुब्रीज़ोल, हंट्समैन, वानहुआ केमिकल शामिल हैं।लिंगहुआ नई सामग्री, इत्यादि। घरेलू उद्यमों के लेआउट और क्षमता विस्तार के साथ, टीपीयू उद्योग वर्तमान में अत्यधिक प्रतिस्पर्धी है। हालाँकि, उच्च-स्तरीय अनुप्रयोग क्षेत्र में, यह अभी भी आयात पर निर्भर है, जो एक ऐसा क्षेत्र भी है जिसमें चीन को सफलता प्राप्त करने की आवश्यकता है। आइए टीपीयू उत्पादों की भविष्य की बाजार 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 (व्यापारिक नाम इन्फिनर्जी) का उपयोग करता है। 80-85 शोर A कठोरता वाले पॉलीइथर TPU के सब्सट्रेट के रूप में उपयोग के कारण, EVA मिडसोल की तुलना में, फोमयुक्त TPU मिडसोल 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे के वातावरण में भी अच्छी लोच और कोमलता बनाए रख सकते हैं, जिससे पहनने में आराम मिलता 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 प्रत्यास्थता मापांक और अत्यधिक कठोर सामग्रियों की आवश्यकता होती है। ग्लास फाइबर सुदृढीकरण संशोधन, सामग्रियों के प्रत्यास्थता मापांक को बढ़ाने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। संशोधन के माध्यम से, उच्च प्रत्यास्थता मापांक, अच्छा इन्सुलेशन, प्रबल ऊष्मा प्रतिरोध, अच्छा प्रत्यास्थता पुनर्प्राप्ति प्रदर्शन, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोध, कम विस्तार गुणांक और आयामी स्थिरता जैसे कई लाभों वाली 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 TPU तैयार करने की तकनीक प्रस्तुत की है। 83 शोर D कठोरता वाला एक TPU पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन ग्लाइकॉल (PTMEG, Mn=1000), MDI, और 1,4-ब्यूटेनडायोल (BDO) को 1,3-प्रोपेनडायोल के साथ कच्चे माल के रूप में मिलाकर संश्लेषित किया गया था। इस TPU को 52:48 के द्रव्यमान अनुपात में कांच के रेशे के साथ मिश्रित करके 18.3 GPa के प्रत्यास्थ मापांक और 244 MPa की तन्य शक्ति वाला एक मिश्रित पदार्थ प्राप्त किया गया।

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 और धातुओं की तुलना में इसका घनत्व कम है।
3. हैलोजन मुक्त ज्वाला मंदक 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 स्टेशन जैसे अनुप्रयोग क्षेत्रों में, उच्च ज्वाला मंदक क्षमता 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 वाले पॉलीओल्स या आइसोसाइनेट जैसे ज्वाला मंदक पदार्थों को शामिल किया जाता है; दूसरा है योगात्मक ज्वाला मंदक संशोधन, जिसमें टीपीयू को सब्सट्रेट के रूप में उपयोग करना और पिघल मिश्रण के लिए ज्वाला मंदक जोड़ना शामिल है।

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

पूर्व बायर मैटेरियलसाइंस (अब कोस्ट्रॉन) ने एक बार फॉस्फीन ऑक्साइड पर आधारित एक कार्बनिक फॉस्फोरस युक्त पॉलीओल (IHPO) पेटेंट में पेश किया था। IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI, और BDO से संश्लेषित पॉलीइथर TPU उत्कृष्ट ज्वाला मंदक और यांत्रिक गुण प्रदर्शित करता है। निष्कासन प्रक्रिया सुचारू है, और उत्पाद की सतह चिकनी है।

हैलोजन-मुक्त ज्वाला मंदक मिलाना वर्तमान में हैलोजन-मुक्त ज्वाला मंदक टीपीयू तैयार करने का सबसे आम तकनीकी तरीका है। आमतौर पर, फॉस्फोरस आधारित, नाइट्रोजन आधारित, सिलिकॉन आधारित, बोरॉन आधारित ज्वाला मंदक मिश्रित होते हैं 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 भरने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, जब ज्वाला मंदक की मात्रा अधिक होती है, तो ज्वाला मंदक टीपीयू सब्सट्रेट में असमान रूप से फैल 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 एक ज्वाला-रोधी TPU तकनीक शामिल है, जो मेलामाइन पॉलीफॉस्फेट और फॉस्फोरस युक्त फॉस्फिनिक एसिड व्युत्पन्न को ज्वाला-रोधी के रूप में TPU के साथ मिश्रित करती है, जिसका औसत आणविक भार 150kDa से अधिक होता है। यह पाया गया कि ज्वाला-रोधी प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार हुआ और साथ ही उच्च तन्य शक्ति भी प्राप्त हुई।

पदार्थ की तन्य शक्ति को और बढ़ाने के लिए, BASF के पेटेंट में आइसोसाइनेट युक्त क्रॉसलिंकिंग एजेंट मास्टरबैच तैयार करने की एक विधि प्रस्तुत की गई है। UL94V-0 ज्वाला मंदक आवश्यकताओं को पूरा करने वाली संरचना में इस प्रकार के मास्टरबैच का 2% मिलाने से पदार्थ की तन्य शक्ति 35MPa से 40MPa तक बढ़ सकती है और साथ ही V-0 ज्वाला मंदक प्रदर्शन भी बना रहता है।

ज्वाला-रोधी टीपीयू के ताप-उम्र बढ़ने के प्रतिरोध में सुधार करने के लिए, का पेटेंटलिंगहुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीसतह लेपित धातु हाइड्रॉक्साइड को अग्निरोधी के रूप में उपयोग करने की एक विधि भी प्रस्तुत की गई है। अग्निरोधी टीपीयू के हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए,लिंगहुआ न्यू मटेरियल्स कंपनीएक अन्य पेटेंट आवेदन में मेलामाइन फ्लेम रिटार्डेंट को जोड़ने 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 बचाती है, अम्लीय वर्षा, ऑक्सीकरण और खरोंचों से बचाती है और पेंट की सतह को लंबे समय तक सुरक्षा प्रदान करती है। इसका मुख्य कार्य स्थापना के बाद कार पेंट की सतह की सुरक्षा करना है। पेंट प्रोटेक्शन फिल्म में आमतौर पर तीन परतें होती हैं, सतह पर एक स्व-उपचार कोटिंग, बीच में एक पॉलीमर फिल्म और निचली परत पर एक ऐक्रेलिक दबाव-संवेदनशील चिपकने वाला पदार्थ होता है। टीपीयू मध्यवर्ती पॉलीमर फिल्म बनाने 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 एलिफैटिक टीपीयू हैं, जो कच्चे माल के रूप में डाइसाइक्लोहेक्सिल डायइसोसायनेट (H12MDI) और पॉलीकैप्रोलैक्टोन डायोल से तैयार किए जाते हैं। साधारण एरोमैटिक टीपीयू यूवी विकिरण के एक दिन बाद स्पष्ट रूप से पीला हो जाता है, जबकि कार रैप फिल्म के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एलिफैटिक टीपीयू समान परिस्थितियों में बिना किसी महत्वपूर्ण बदलाव के अपने पीलेपन के गुणांक को बनाए रख सकता है।
पॉली (ε – कैप्रोलैक्टोन) टीपीयू का प्रदर्शन पॉलीइथर और पॉलिएस्टर टीपीयू की तुलना में अधिक संतुलित है। एक ओर, यह साधारण पॉलिएस्टर टीपीयू की तुलना में उत्कृष्ट विदारण प्रतिरोध प्रदर्शित कर सकता है, वहीं दूसरी ओर, यह पॉलीइथर टीपीयू की तुलना में उत्कृष्ट निम्न-संपीडन स्थायी विरूपण और उच्च प्रतिक्षेप प्रदर्शन भी प्रदर्शित करता है, इसलिए इसका बाजार में 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 में 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 आइसोसाइनेट्स के संदर्भ में, BASF, कोवेस्ट्रो और अन्य कंपनियों ने वर्ष 2000 की शुरुआत में ही PDI अनुसंधान में काफ़ी प्रयास किया था, और PDI उत्पादों का पहला बैच 2015-2016 में बाज़ार में उतारा गया। वानहुआ केमिकल ने मक्के 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 टीपीयू निर्माताओं ने जैव-आधारित टीपीयू लॉन्च किए हैं, जिनका प्रदर्शन पारंपरिक पेट्रोकेमिकल आधारित टीपीयू के बराबर है। इन जैव-आधारित टीपीयू के बीच मुख्य अंतर जैव-आधारित सामग्री के स्तर में है, जो आमतौर पर 30% से 40% तक होता है, और कुछ तो इससे भी अधिक स्तर प्राप्त करते हैं। पारंपरिक पेट्रोकेमिकल आधारित टीपीयू की तुलना में, जैव-आधारित टीपीयू के कार्बन उत्सर्जन में कमी, कच्चे माल का स्थायी पुनर्जनन, हरित उत्पादन और संसाधन संरक्षण जैसे लाभ हैं। बीएएसएफ, कोवेस्ट्रो, लुब्रीज़ोल, वानहुआ केमिकल, आदि।लिंगहुआ 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।