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二氧化碳可以用来合成TPU?一起来看看科思创、中科金龙的案例


碳中和概念最近非常火,它简单来讲就是单位时间的二氧化碳产出和吸收要抵消。相关的措施除了减少碳排放、开发绿色新能源,还有回收利用二氧化碳,比如把它做成聚合物。

 

所以,今天就来扒一下二氧化碳是怎么做成TPU(热塑性聚氨酯弹性体),有什么样的性能,之后又可以用在哪里。

 

一、CO2基TPU的制备:CO2→PPC多元醇→TPU

 

二氧化碳怎么做成TPU(热塑性聚氨酯弹性体)呢?要理解这个过程并不难。

 

 

TPU组分与种类,来自美瑞新材料PPT

 

从上图我们可以看到,TPU是由软段(聚合物多元醇),与硬段(聚氨酯)组成的线性嵌段共聚物,根据软、硬段组分的不同,可以有非常多的种类。其中,软段组分—聚合物多元醇如果采用CO2基多元醇,目前一般是用PPC多元醇,就能制备CO2基TPU了。

 

关于PPC多元醇:聚碳酸亚丙酯,又叫聚丙烯碳酸酯,简称 PPC (Poly propylene carbonate ),是主要由二氧化碳和环氧丙烷合成的脂肪族聚酯。根据分子量大小,可分为PPC树脂和PPC多元醇,其中PPC多元醇的分子量一般在2500~2800。

 

 

CO2基多元醇合成反应式,中科金龙

  

二、CO2基TPU的性能

 

据了解,目前CO2基TPU尚在起步阶段,全球有生产的企业只有两家:德国科思创和国内江苏的中科金龙,因此CO2基TPU的性能数据也是比较少。

 

 CO2基TPU性能指标,中科金龙

 

OK,相信大家对CO2基TPU已经有基本的了解,下面就一起来看看它的应用案例。

 

三、CO2基TPU应用案例


1、科思创:长筒袜、鞋底、管材

 

科思创通过专利工艺将二氧化碳与环氧乙烷进行反应,从而得到CO2基多元醇,然后开发各种下游材料及应用,其中就包括CO2基TPU。

 

 CO2基TPU纱线制成袜子,摄于2019德国K展科思创展台

 

从科思创官网资料来看,目前CO2基TPU纱线由一种称为熔纺的技术制备而成,具有弹性和抗撕裂性,除了用于上面的长筒袜,还有用于医用纺织品。

 

 可持续概念休闲鞋,来自科思创官网

 

鞋大底采用 Desmopan® eco 材料(源自生物基,碳含量高达60%)或 cardyon® 基于 Desmopan® 材料制成的TPU鞋底,能够减少碳足迹,并有助于完成碳循环。

 

CO2基TPU在管材上应用,摄于2019德国K展科思创展台

 

科思创Desmopan® 37385A 含有 5.5% 至 6% 的二氧化碳。它不仅更具可持续性,还可以满足工业应用的诸多需求。该材料的硬度为邵氏硬度 85,机械性能决不低于相似硬度的传统 TPU,甚至更高。其拉伸强度为 36 兆帕,断裂伸长率可达 660%(DIN 53503)。虽然 Desmopan® 37385A 是为挤出应用而设计,但也可用于注塑成型。

 

2、中科金龙:全生物降解农膜

 

江苏中科金龙环保新材料有限公司目前拥有2.2万吨CO2基多元醇,然后CO2基TPU的产能有8000吨。

 

CO2基TPU的应用方面,中科金龙在全生物降解农膜上做了非常多的尝试,除此之外,还有购物袋、垃圾袋、透明包装膜等其他生物降解材料比较难做到的一些产品。


CO2基TPU颗粒,中科金龙

 

 CO2基TPU单独/共混制成生物降解农膜,中科金龙

 

END



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