TPU是“Thermoplastic PolyUrethane”的簡稱,中文名稱為熱塑性聚氨酯彈性體,它是由二異氰酸酯、擴鏈劑和大分子二醇聚合反應得到的高分子聚合物,是一種新興的有機高分子材料。TPU具有其它塑料材料無法比擬的以下特性:
TPU薄膜簡介
TPU薄膜具有其它塑料和橡膠無法比擬的高強度、高韌性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化、環保無毒、可降解等優良特性;又具有防水透濕、防風、防寒、抗菌、抗紫外線等優異性能,可應用在眾多工業和民用領域。是一種綠色薄膜,是PVC薄膜的理想替代品。TPU薄膜與其它聚合物材料性能比較如下:
由上表可知:功能性TPU薄膜綜合性能,明顯優于一般通用塑料和橡膠制作的薄膜。TPU薄膜分為聚酯、聚醚兩大類,其中聚酯類產品具有較好的耐熱性以及耐化學藥品性,廣泛用在取代PVC制品的用途上。聚醚類則具有較佳的耐低溫性、耐水解性以及防霉抗菌性,廣泛用在與水接觸的相關制品上。
TPU薄膜因其制造工藝的不同分為吹膜系列和流延系列,分別應用于不同的領域。流延工藝與吹膜工藝生產的薄膜性能比較如下:
部分TPU薄膜性能和用途如下:
TPU薄膜市場
自2007年以來,由于鞋材、機械、管材、汽車、建筑等行業發展很快,并且越來越多的耐磨材料采用TPU,全球對TPU的需求量日益增長,年復合增長率為6.6%。
根據英國IAL咨詢公司統計,2007年全球TPU的消費量為38.43萬噸,2010年為46.55萬噸。
隨著TPU粒子的單價逐漸降低,TPU材料的性價比逐漸凸現出來,同時TPU的卓越性能和環保特點使其將作為PVC的代替品,未來預計TPU行業年復合增長率將達到10%左右,2015年全球TPU材料的需求量將達到75萬噸左右,TPU薄膜材料的需求量將達到15萬噸左右。
目前國內TPU薄膜市場年消費量3萬噸左右,高檔用途TPU薄膜仍以進口為主。隨著國內環保意識的不斷增強,TPU應用也將越來越廣泛。其中增加速度比較快的領域是在鞋料、服飾方面以及醫療用品等方面,預計未來5年內的年增長率將達到15%~20%左右。
TPU具有高強度、高彈性、高耐磨性和高屈撓性等優良機械性能,又具有耐油、耐溶劑和耐一般化學品的性能,由此決定了TPU具有多用途的特性,主要應用于靶材、膠黏劑、管材、薄膜等領域。TPU應用市場分布如下:
TPU薄膜原料
TPU薄膜的主要原料為聚氨酯顆粒。聚氨酯原料是聚氨酯產業鏈最關鍵部分。聚氨酯主要原料包括異氰酸酯和聚醚/聚酯多元醇,輔料包括溶劑、催化劑、表面活性劑和阻燃劑等。
異氰酸酯和聚醚/聚酯多元醇與多數其它化工產品不同,存在較高的技術壁壘,尤其是異氰酸酯(又稱黑料,MDI和TDI),其關鍵技術僅掌握在BASF(德國巴斯夫聚氨酯有限公司)、Bayer(德國拜耳材料科技有限公司)等國外跨國企業和少數國內企業萬華化學集團股份有限公司(曾用名煙臺萬華聚氨酯股份有限公司)手中。
跨國企業通過收購、擴張等手段牢牢掌握國際聚氨酯市場,呈現寡頭壟斷的格局,其中路博潤對于吹膜和流延TPU顆粒的研究和質量控制是當今世界最高水準。國內萬華化學集團股份有限公司和浙江華峰新材料股份有限公司目前呈現迎頭趕上的趨勢,在異氰酸酯供應鏈的份額越來越大,其中產品純度也越來越接近于BASF等國外企業。國內公司的產品制造技術處于穩步提升中。聚氨酯產業鏈及制品列表如下:
TPU薄膜企業
(1)臺灣鼎基化學工業股份有限公司
鼎基化學于1981年在臺灣高雄成立,是全世界最大的TPU薄膜專業制造廠,在TPU薄膜應用領域具有全球主導地位。其TPU薄膜產品主要有:防水透濕薄膜、微多孔透氣膜、TPU皮革、熱熔膠膜系列、不黃變熱熔膠膜、鞋材應用系列、不黃變系列、醫療級透濕薄膜、防彈玻璃用膜、TPU發泡系列、松緊帶系列等。
(2)東莞市雄林新材料科技有限公司
雄林新材料成立于2006年7月,生產的TPU薄膜主要以流延為主,擁有多條TPU流延薄膜生產線,月產量達500噸,是亞洲年銷量最大的TPU流延薄膜供應商。產品領域主要在鞋材,成衣,醫療用品,運動器材,充氣產品,水上游樂用品,服飾輔料,電子產品,印刷,商標,箱包手袋,水袋,貼合,防水拉鏈,防水膠條等。
(3)中山博銳斯新材料股份有限公司
博銳斯成立于2007年,2015年新三板上市。其生產的TPU薄膜產品包含延流與吹膜工藝。月產量超過1500萬平方米,TPU膜厚度可做到0.01mm-2mm,寬度可做到0.5m-2.5m。博銳斯主營業務為功能性TPU薄膜的研發、生產和銷售。
TPU薄膜發展趨勢
1.TPU薄膜取代PVC
聚氯乙烯(PVC)是世界上最早工業化的樹脂品種之一,是目前世界上僅次于聚乙烯的第二大塑料品種。2013年全球50個國家和地區約150家生產商在約380個生產廠生產PVC,總產能達5746萬噸/年,產量約3480萬噸,產值約400億美元。
我國PVC產能在經過21世紀初快速增長后,在2008年之后增長速度開始放緩,至2015年產能達3000多萬噸/年。但是受行業產能過剩影響,PVC行業平均開工率徘徊在55%~60%,同時由于PVC在生產過程中會釋放劇毒的二噁英,并且PVC產品會對人體產生一定的致癌作用,其回收利用十分困難,因此對人類健康和環境非常有害。
自1999年起,歐盟已經采取措施禁止使用以PVC為原料的相關產品,如兒童玩具,鞋材等,TPU作為PVC的最好代替品,以TPU作為鞋材鞋類制品已經成為進入歐美市場的通行證。據統計,目前TPU薄膜應用在鞋材上的占比已達54.41%。TPU薄膜應用市場分布如下:
根據國際聚氨酯網數據預測,在未來5年內TPU將逐步取代80%的PVC薄膜市場。
2.功能性服飾需求旺盛
由于TPU薄膜的防水透氣特性,充分滿足了戶外功能性服飾既要舒適又要保護的雙重要求,極大提高了服飾的附加值。TPU薄膜已廣泛應用于滑雪服、沖鋒衣等戶外功能性服飾以及職業裝、軍警服等特種裝備的功能性面料中。
目前戶外功能性服飾所屬的戶外用品市場發展迅速,中國戶外用品零售總額在2005年至2013年的復合年增長率為42.9%,2013年達到180.5億元,同比增長24.3%,其中沖鋒衣的銷量在2009年就已達到50多億。
預計今后一段時期,中國戶外用品市場將繼續保持快速增長的良好發展勢頭,TPU薄膜的需求也將隨之保持較快增長。
3.汽車配套產業新局面
國內汽車配套產業規模巨大,高性能的聚氨酯作為新一代環保人造合成革材料,具有卓越的強度、耐刮、耐磨等優點,已成為汽車內飾必不可少的材料,其中僅汽車內飾一塊在2010年和2011年市場規模就分別達到593.2億和655.5億人民幣,環保合成革的發展將帶動TPU材料需求的大幅增長。
目前,合成革產品廣泛地被豐田、日產、雪鐵龍、中國一汽、中國二汽、海南馬自達、奇瑞等汽車制造廠的各類級別汽車所選用。汽車內飾行業作為TPU材料應用的高端領域,將為其發展打開新的局面。
4.醫療領域前景廣闊
醫療衛生領域主要將TPU薄膜應用在手術衣、醫療手套、醫療用褥墊、冰袋、繃帶、血漿帶、避孕套、傷口敷藥、人工器官等方面。例如,防水透氣的TPU醫用手套能提供優良水蒸氣滲透性、防菌性和舒適性;采用TPU微孔及親水膜可以使傷口敷料具有良好透氣、吸收功能,既能有效阻隔藥物中活性組分不必要的擴散,又可以保證活性成分按一定速率作用于皮膚;TPU與人體血液和組織相容性較好,用TPU來制作輸血管和人造器官的材料。
目前以TPU做材料的醫療器械在國外已經大量使用,受我國人口老齡化影響,TPU這樣的新材料將會被廣泛應用。以我國醫療器械行業收入復合增速27%計算,醫療級TPU的盈利空間巨大。
綜上所述,TPU薄膜作為品質穩定,無毒無污染的塑膠新材料將被廣泛應用在生產生活的各項領域。2015年國內TPU薄膜總產量約45,000-55,000噸,其中包含TPU薄膜和TPU熱熔膠膜,根據單耗估算以及從市場人士獲悉薄膜領域TPU的消耗量約41,000噸。預計,我國TPU薄膜市場2015-2019年年均增長速度為12%,2019年達到40億元。