6月17日,万华化学基于生物基一体化平台进行深入研究,推出一款100%生物基原料制造的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)产品。
该款产品使用由玉米秸秆制得的生物基戊二甲基二异氰酸酯(PDI),添加剂如米糠蜡也均来自非食物链玉米、篦麻等可再生资源,凭借资源节约、原料可再生等优势可最大程度上减少终端消费品的碳排放。同时,其还以优异的高强度、高韧性、耐油、抗黄变等性能,不断为鞋服、薄膜、消费电子、食品接触等领域的绿色转型赋能。
综合性能优异,下游应用广泛
TPU是一种由异氰酸酯和多元醇、扩链剂共聚而成的嵌段共聚物,加热可以塑化,凭借高模量、高强度、高伸长和高弹性、优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化等优异性能,广泛应用于电子电器、体育用品、医疗制品、纺织、建筑、建材、汽车、国防、航空、日用品、玩具、装饰材料等众多领域。
在“双碳”和可持续发展的大背景下,生物基材料产业及市场正在快速发展。据经济合作暨发展组织预测,未来十年至少有20%(约8000亿美元)的石化产品可由生物基产品替代,而目前替代率不到5%,存在巨大的市场缺口。而TPU作为常见的一种热塑性弹性体,其生物基发展进程自然也不甘落后。
利用可再生生物,包括农作物、树木、其他植物及其残体和内含物为原料,通过生物化学、物理等方法生产的TPU产品,便是生物基TPU,具备低碳环保、可回收,质量轻、坚固耐用等优点。生物基TPU常见的制备方法就是在聚合过程中引入生物基单体或中间体,比如生物基异氰酸酯(如MDI)、生物基多元醇(如BDO、丙二醇)等。
据了解,目前各大厂商推出的生物基TPU在性能上已经能做到传统石化TPU不相上下,区别主要在于生物基含量的高低,一般在30%~40%,个别能做到更高,比如盛禧奥有生物基含量高达64%的TPU牌号。相较于传统石化TPU,生物基TPU具有碳减排、原料可持续再生、绿色生产、资源节约等优势。
作为综合性能优良的热塑性弹性体,生物基TPU的下游产品方向非常广泛,比如鞋类、皮革制品、汽车和工程、化妆品和个人护理、医疗、包装、体育用品、玩具及小工具等等。
八大主要生物基TPU企业
目前,巴斯夫、科思创、路博润、盛禧奥、万华化学、美瑞新材等TPU生产商都已推出相关产品。今天周小刊为大家详细盘点了八大主要生物基TPU企业各自产品的特性及应用。
早在2012年国际橡塑展上,巴斯夫就展示了其生物基的TPU——Elastollan® N,其生物质含量达到40%以上(按ASTM D6866标准),具有卓越的耐水解性和良好的机械性能,硬度范围广,是体育、休闲、鞋材等行业理想的可持续解决方案。
科思创的部分生物基TPU系列目前以Desmopan® EC的名称销售,由生物基琥珀酸以及生物基丙二醇(Bio-PDO)制成。Desmopan® TPU产品具有相当高的耐磨性,在广泛的温度范围内具有柔韧性,并且所有硬度的产品都具有高弹性,还具有出色的耐油、耐油脂和耐溶剂性能,以及耐候性和耐高能辐射,其生物基成分含量可高达60%。与以化石为基础的TPU相比,其碳足迹减少了20%以上。
路博润的Bio TPU™ by Lubrizol为革命性的生物基TPU系列,采用可再生材料(含量30%~70%)制成,与传统的石油基热塑性聚氨酯具有相同的性能和优势,硬度范围82 Shore A至55 Shore D不等,具有一流耐磨性、优秀的耐化学性、低温韧性、耐紫外线和耐水解性、透明度、出色的机械属性、通过注塑和挤塑进行加工等突出优势,应用于家具、汽车、纺织品、书籍装祯和鞋品的反应型聚氨酯热熔胶(HMPUR)配方;皮鞋硬衬的纺织涂层(前饰片和后帮);鞋品、汽车、工业、消费类电子产品和运动/休闲等细分市场的软管、同步带和模制零件。
Apilon 52 Bio Light是盛禧奥在扩大其可持续材料组合方面的又一发展,因为它是该公司第一种用生物基成分制成的轻质热塑性聚氨酯,具有突出特点——轻(密度低至0.4克/立方厘米)、软(硬度为35~50shA)、天鹅绒般的自然触感和可持续性,可应用于鞋中底,与EVA等交联材料相比,这种材料缩短了高达60%的生产周期,从而降低了生产成本和能源消耗。
万华化学的WANTHANE® TPU ECO是生物基TPU,并在2021年CHINAPLAS橡塑展上展示了一款生物基TPU鞋底的休闲鞋。目前,该系列TPU产品主要涵盖注塑和吹塑薄膜两大类,生物基含量最高可达75%(ASTM 6866)。与传统的TPU相比,在不牺牲任何综合性能的前提下,它具有环境友好、原料可再生、低碳环保等特性。
此前,万华化学生物基TPU产品WHT-ECO13595曾获颁UL绿色环境声明验证证书。这是业内首个获得UL认证的生物基TPU产品。
美瑞新材的TPU G系列是生物基TPU,生物基含量为25%~70%(ASTM 6866),具有绿色环保、成型周期短、弹性优异等特性,应用领域为鞋材、电子产品、汽车、运动休闲、包胶改性、薄膜等。
大东树脂的TPU树脂G系列是生物基TPU,含有25%以上的植物合成原料,与石化基TPU相似,具有优异韧性、机械强度、耐磨耗性、耐溶剂性,可应用于包装材料、鞋材、汽车、成衣等领域。
高鼎推出的生物基TPU产品系列,具有与传统石油基TPU相同的特性,优异的耐磨性、机械强度、耐化学性等,满足高性能与耐用性的产品需求,可适用于押出、射出成型等用途,终端用途广泛,全系列产品的生物基含量约25%~48%,可应用于纺织贴合(薄膜与片材/止水条)、鞋材应用、运动休闲用品、医疗领域、汽车工业、工业用品。