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聚氨酯弹性体是大分子主链上含有较多氨基甲酸酯基官能团(-NH-CO-O-)的一类弹性体聚合物,是典型的多嵌段共聚物,一般由聚酯、聚醚、聚烯烃等端羟基低聚物与异氰酸酯及低分子醇类或胺类逐步聚合而成。聚氨酯弹性体既具有橡胶的高弹性,又具有塑料的高强度,可采用塑料热成型方式加工,因此又称为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。此外,TPU还具有硬度范围广(可调节)、耐磨、耐油、可回收利用等优异性能,已引起人们广泛关注,得到了很大发展,已成为国防、汽车、能源、交通、建筑、医疗及其它工业不可缺少的重要材料。
TPU 产品适用范围:
A.鞋类:运动鞋Logo、运动鞋气垫、登山鞋、雪鞋、高尔夫球鞋、溜冰鞋、之面料及内里贴合材料。
B.成衣类:雪衣、雨衣、风衣、防寒夹克、野战服、纸尿裤、生理裤、等面料复合材料(防水透湿)。
C.医药类:手术衣、帽、鞋、医院用褥垫、冰袋、绷带、血浆袋、外科用包扎布条、口罩、等面料及内里材料,手术床气囊。
D.国防用品:飞机油箱,武器封存覆膜、帐棚窗口、军用水袋、救生衣,充汽艇等之面料及内里面料,气囊。
E.运动用品:足球表面及内胆、充气床、饮水袋、滑雪手套(防水袋)、潜水衣、雪衣、泳装、滑雪板、商标、气囊、运动衫、瘦身衣等面料及内里材料。
F.工业用品:喇叭鼓纸橡胶边、防水条,隔音材、防火材、防火衣、消防服成品、防火布等面料及内里复合材料、电线电缆外护套材料。
G.其它用途:手机按键、塑料充气玩具、床单、桌巾、浴帘、家具用布、围裙、钢琴、电脑键盘、覆膜等面料及内里材料。
TPU特性:
1.弹力佳(可伸长300%-600%)不变形;
2.耐磨;
3.耐寒(-40~-70℃)物性不改变耐水解性;
5.耐抗菌性;
6.环保(可循环再造、可分解)。
TPU产品提升空间:
1、TPU在我国汽车工业上应用
汽车工业是TPU未来重要发展领域。TPU可用于汽车车体中多种构件。利用TPU的减震性、韧性、耐磨性可制成轴衬、轴瓦、轴套、减震器和减震垫等。利用TPU的弹性、弯曲性、耐疲劳、耐油脂可制成管类和护套类,如输油管、电缆绝缘外套、传动皮带和薄壁油箱。利用其密封功能,抗切割性可制成垫圈、垫板、垫片和安全玻璃。利用其尺寸稳定、冲击强度高和良好的涂层特性,可制成保险杠、仪表板、门板和安全气囊。
中金企信国际咨询公布《2020-2026年中国聚氨酯弹性体行业市场专项调研及投资前景可行性预测报告》
目前TPU在我国汽车工业上应用,年消耗量1.5万t左右。我国到2010年汽车产量达到1000万辆,保有车达到5000万辆。到2010年我国汽车工业对TPU年需求量大致4-5万t。随着汽车工业向轻量化、节能化、舒适化和安全化方向发展,TPU在汽车上作用将越来越大,应用前景越来越宽广。
2、TPU在轻纺工业上应用
TPU在轻纺工业上用途很广,除用作鞋材、合成革和TPU薄膜复合面料外,TPU切片用于制造氨纶化纤是一个重要应用领域。氨纶(莱卡)是一种弹性纤维,和棉、毛、腈纶、涤纶等混纺成纱线,可制成紧身衣、运动衣、内衣、毛衣、弹力裤料、袜类等弹性衣料,是目前国内外已流行的一种高档化纤材料。国际上制造氨纶工艺主要两种:干法和熔纺法,熔纺法比干法具有不含有毒溶剂,制造成本低等优势,是氨纶的未来发展方向。TPU切片是制造熔纺氨纶的基础原料,过去几年国内TPU切片基本上由德国BASF公司垄断,价格昂贵,售价5万元/t。随着我国TPU技术不断发展和完善,TPU切片国产化必将得到实现。据悉国内正在掀起一股TPU切片和熔纺氨纶投资热。(目前20D熔纺氨纶丝售价12万元/t)由此将推动我国纺织化纤工业的快速发展。
3、TPU在医疗器件行业上应用
TPU材料与人体组织有良好的生物兼容性和血液兼容性。(优良的抗凝血性能)以及TPU还具有以下特性和优势:(1)卓越的透明度(适于观察)(2)绝佳的抗霉性、抗真菌性及抗藻性(3)低萃取性(优于PVC)(4)无过敏反应(5)可进行射线、环氧乙烷及干热消毒。因此TPU已作为一种优良的医用材料。按其用途可做成:人工心脏瓣、人工肺、人工皮肤、心脏起博器、气管、插管、导液管、导尿管、介入导管、连通管、旋塞阀、抗穿刺薄膜、骨科矫形器、绷带、腹带等。目前国际上医疗级TPU售价5万元-10万元/t。TPU在医疗器件应用上前景十分广阔。
4、TPU在轮胎工业上应用
传统橡胶轮胎生产过程十分复杂,设备投资也大,生产过程又长。近来美国一家公司生产TPU轮胎完全取消了传统工艺,采用旋转注塑工艺,声称3分钟就可以生产一个新轮胎。若建100万个/a轮胎生产线投资需500万美元,比传统工艺投资节省,此种轮胎工艺生产效率大大提高,由此成本将会降低。此种工艺一旦技术成熟,实现了工业化生产,将是轮胎工业上一场革命。TPU还可用于制造翻新轮胎。
5、TPU新材料与新技术
近年来国内外对TPU共混技术的研究十分活跃,即在TPU中掺杂与之相容的廉价塑料,从而达到降低成本,改善特殊要求性能目的。也可将TPU作为一种弹性体聚合物改良剂,从而获得综合性能优良的共混物。
(1)TPU/PVC合金
TPU/PVC合金可明显提高PVC伸长率(可代替有毒性的DOP增塑剂)扩大了PVC应用领域。近来报导反应性共混技术制备TPU/PVC合金。首先将PVC溶解在制备TPU的原料二元醇中,随后加入异氰酸酯进行原位聚合,形成TPU/PVC合金,性能优于一般的TPU/PVC共混合金。
(2)TPU/POM(聚甲醛)合金
TPU/POM合金,可明显改善POM缺口冲击强度,从而扩大了POM的应用领域。
(3)TPU/PC(聚碳酸酯)合金
TPU/PC共混合金可改善PC的韧性、应力开裂性、缺口敏感性、耐溶剂、耐化学品性;同时可降低PC的成型加工温度。扩大了PC的应用领域。
(4)TPU/ABS合金
采用TPU/ABS合金可改善ABS的冲击强度与耐磨性。美国DOW氐公司采用TPU/ABS合金用于汽车保险杠和纺机配件。
(5)TPU/PBT合金
TPU/PBT合金可明显改善PBT的拉伸屈服强度和缺口冲击强度。
(6)TPU/TPO合金
日本本田汽车公司已成功地开发成TPU/TPO合金材料,从而改善了TPO的耐磨和抗撕裂性能,已成功地用于汽车底板。
(7)IPN-TPU新技术
在TPU加工成型过程中加入某种反应性成分,在热塑成型之后,通过后熟化产生局部交联,形成TPU互穿网络聚合物(IPN-TPU)从而达到提高TPU某些特殊要求性能。
未来行业投资价值:
1、全球正掀起一股TPU并购热和在中国大陆投资热。目前国内TPU已形成大陆产品、台湾省产品、欧美产品三足鼎立的局面。
2、国内TPU产能17.3万t/a左右,消费量18.7万t/a左右,中国大陆是TPU全球最大的制造和消费中心。
3、国内TPU主要消费领域:鞋材、管材、胶粘剂、薄膜、工业滚轮、熔纺氨纶、合成革和电缆等。
4、汽车工业、轻纺工业(熔纺氨纶、TPU密封复合材料等)、医疗行业、轮胎工业是TPU未来生果发展方向。
5、TPU与塑料、橡胶和其它弹性体构成的合金,将是降低TPU成本、改善合金性能、扩大应用领域一条行之有效的技术途径,值得加强开发。
6、TPU合金原位聚合和互穿网络(IPN-TPU)新技术对提高TPU性能、扩大用途具有较大实用价值,值得探索研究。