TPU是國內(nèi)發(fā)展最快的新型彈性體材料之一,年增長率在最近幾年在15%左右,隨著歐美、日本、韓國等對PVC材料在某些領域使用上的限用,國內(nèi)的一些企業(yè)也逐步的開始使用TPU材料來代替PVC,加上其本身具有環(huán)保、高強度、高延伸率、耐撕裂、耐水、耐油、耐磨等很多的優(yōu)良特性,可以使用注塑、擠出、流延、吹膜等傳統(tǒng)工藝進行加工,更加加快了TPU的發(fā)展。
TPU薄膜是TPU彈性體的一種應用,主要用于服裝、面料、鞋材、救生衣、軍用帳篷,醫(yī)用輔料等各領域,其品種有多種多樣,按照材料的種類來分,TPU薄膜可以分為:普通聚酯型、防水透濕聚醚型、耐水解聚醚型、聚碳酸酯型、聚己內(nèi)酯型、聚烯烴型等多種,另外每種類型的薄膜還有霧面、透明、染色、磨砂等多種品號。
TPU是一種新型材料,由其制成的防水透濕膜更是一種新型功能性薄膜,在近幾年才被廣泛的應用,與之相關的新產(chǎn)品和加工設備也在逐步的摸索調(diào)整改進中,整個市場每年的增長率在20%以上,帶動了與此相關的服裝面料、醫(yī)療手術衣手術服類的市場也在快速的增長,但是在原料選擇、生產(chǎn)、測試、新品開發(fā)方面等幾個重要的環(huán)節(jié)方面需要做好充分的了解,才能夠有針對性的快速開發(fā)新的產(chǎn)品,遇到問題時找到問題的解決方法。
TPU的主要特性有:
硬度范圍廣:通過改變TPU各反應組分的配比,可以得到不同硬度的產(chǎn)品,而且隨著硬度的增加,其產(chǎn)品仍保持良好的彈性和耐磨性。
機械強度高:TPU制品的承載能力、抗沖擊性及減震性能突出。
耐寒性突出:TPU的玻璃態(tài)轉變溫度比較低,在零下35度仍保持良好的彈性、柔順性和其他物理性能。
加工性能好:TPU可采用常見的熱塑性材料的加工方法進行加工,如注塑、擠出、壓延等等。同時,TPU與某些高分子材料共同加工能夠得到性能互補的聚合物合金。
耐油、耐水、耐霉菌。
再生利用性好。
TPU作為彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種材料,這從它的剛性看出來,TPU的剛性可由彈性模量來度量。橡膠的彈性模量通常在1~10Mpa,TPU在10~1000Mpa,塑料(尼龍,ABS,PC,POM)在1000~10000Mpa。TPU 的硬度范圍相當寬,從Shore A 60~Shore D 80并且在整個硬度范圍內(nèi)具有高彈性;TPU在很寬的溫度范圍內(nèi)-40~120℃,具有柔性,而不需要增塑劑; TPU對油類(礦物油,動植物油脂和潤滑油)和許多溶劑有良好的抵抗能力;TPU 還有良好的耐天候性,極優(yōu)的耐高能射線性能。眾所周知的耐磨性,抗撕裂性,屈擾強度都是優(yōu)良的;拉伸強度高,伸長率大,長期壓縮永久變形率低等都是TPU的顯著優(yōu)點。
特種工程塑料是指綜合性能較高、長期使用溫度在150℃以上的工程塑料。一般兼具耐高溫、耐輻射、耐水解、耐候性、耐腐蝕、天然阻燃性、低熱膨脹率、耐疲勞等優(yōu)點。特種工程塑料品種眾多,主要包括聚液晶聚合物(LCP),聚醚醚酮(PEEK),聚酰亞胺(PI),苯硫醚(PPS),聚砜(PSF),聚芳酯(PAR),含氟聚合物(PTFE、PVDF、PCTFE、PFA)等。
從歷史和現(xiàn)狀看,歐美國家從60年代問世的聚酰亞胺和80年代初問世的聚醚醚酮,到目前已形成十余種產(chǎn)業(yè)化的特種工程塑料品種。中國特種工程塑料起步于20世紀90年代中后期,目前產(chǎn)業(yè)總體處于發(fā)展初期,但發(fā)展速度較快,以幾種常見特種工程塑料為例。
液晶聚合物(LCP)是一種主鏈上含有大量剛性苯環(huán)結構的芳香族聚酯類材料,在一定的加熱狀態(tài)下會變成液晶的形式,具有優(yōu)異的綜合性能。目前,全球液晶聚合物產(chǎn)能約為8萬噸/年,美國、日本約占全球總產(chǎn)能的80%。中國LCP產(chǎn)業(yè)起步較晚,目前總產(chǎn)能在2萬噸/年左右,主要生產(chǎn)企業(yè)包括深圳市沃特新材料、珠海萬通、上海普利特、寧波聚嘉、江門德眾泰等。預計受電子電器和汽車領域的需求拉動,LCP總消費量將保持6%以上的增速,至2025年將超過4萬噸。
聚醚醚酮(PEEK)是一種半結晶性、熱塑性芳香族高分子材料。目前市面上的聚醚醚酮主要有3種類型:純樹脂、玻纖改性、碳纖改性。目前,英國威格斯公司為全球聚醚醚酮生產(chǎn)商,產(chǎn)能約7000噸/年,約占全球總產(chǎn)能60%。中國聚醚醚酮技術開發(fā)起步較晚,產(chǎn)能主要集中在中研、浙江鵬孚隆與吉大特塑,占我國總產(chǎn)能的80%。預計未來5年,我國對PEEK的需求將保持15%~20%的增速,至2025年需求量達3000噸。
聚酰亞胺(PI)是分子主鏈中含有酰亞胺環(huán)的芳雜環(huán)高分子化合物。PI全球70%的生產(chǎn)集中在美國、日本、韓國等國家。PI薄膜性能,又被稱作“黃金膜”。目前國內(nèi)約有70家聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)企業(yè),產(chǎn)能規(guī)模多在百噸上下,主要應用于低端市場, 而高端產(chǎn)品自主研發(fā)水平不高, 以進口為主。
聚苯硫醚PPS是聚芳硫醚中最重要、最常見的樹脂品種之一。PPS 有十分優(yōu)異的熱性能、電性能、耐化學性能、耐輻射、阻燃等性能。PPS 的發(fā)展成熟、性價比高,是綜合性能優(yōu)異的熱塑性特種工程塑料,常作為結構性高分子材料使用。在汽車、電子電氣、化工、機械、航空航天、核工業(yè)、食品與藥品工業(yè)等領域取得了廣泛的應用。
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從應用領域看,特種工程塑料除了應用在電子、汽車、航空航天、精密器械等傳統(tǒng)領域,隨著5G通信、新能源汽車、高壓連接器、消費電子、半導體、醫(yī)療、能源等行業(yè)的快速發(fā)展,特種工程塑料的應用也不斷擴展,應用的種類和總量都在不斷提升。
第五屆特種工程塑料論壇圖片
從中游改性和加工看,特種工程塑料往往需要進行玻纖/碳纖增強、增韌、礦物填充、抗靜電、潤滑、染色、耐磨、共混合金等改性,以進一步增強其應用價值。其加工及后加工方式包括共混改性、注塑成型、擠出成膜、浸漬復合、棒材型材、機械加工等,其中會使用到各種助劑、加工設備等。