TPU是聚氨酯热塑性弹性体，是由二异氰酸酯、多元醇和扩链剂组成的多相嵌段共聚物。 TPU作为高性能弹性体，下游产品方向广泛，广泛应用于生活用品、运动器材、玩具、装饰材料等领域，如鞋材、软管、电缆、医疗器械等。
目前主要TPU原料生产商包括巴斯夫、科思创、路博润、亨斯迈、万华化学、菱华新材料， 等等。随着国内企业的布局和产能扩张，TPU行业目前竞争激烈。但在高端应用领域，仍然依赖进口，这也是我国需要实现突破的领域。下面我们来谈谈TPU产品未来的市场前景。
1.超临界发泡E-TPU
2012年，阿迪达斯与巴斯夫联合开发跑鞋品牌EnergyBoost，采用发泡TPU（商品名infinergy）作为中底材料。由于采用肖氏A硬度为80-85的聚醚TPU为基材，相比EVA中底，发泡TPU中底在0℃以下的环境中仍能保持良好的弹性和柔软性，提高了穿着舒适度，受到广泛认可。市场。
2、纤维增强改性TPU复合材料
TPU具有良好的抗冲击性，但在某些应用中，需要高弹性模量和非常硬的材料。玻璃纤维增强改性是提高材料弹性模量的常用技术。通过改性，可以获得弹性模量高、绝缘性好、耐热性强、弹性恢复性能好、耐腐蚀、耐冲击、膨胀系数低、尺寸稳定等诸多优点的热塑性复合材料。
巴斯夫在其专利中介绍了一种利用玻璃短纤维制备高模量玻璃纤维增强TPU的技术。以聚四氟乙二醇（PTMEG，Mn=1000）、MDI、1,4-丁二醇（BDO）和1,3-丙二醇为原料混合合成了肖氏D硬度为83的TPU。将该TPU与玻璃纤维以52:48的质量比复合，得到弹性模量为18.3GPa、拉伸强度为244MPa的复合材料。
除了玻璃纤维外，还有采用碳纤维复合TPU的产品报道，如科思创的Maezio碳纤维/TPU复合板，其弹性模量高达100GPa，密度比金属更低。
3、无卤阻燃TPU
TPU具有高强度、高韧性、优异的耐磨性等性能，使其成为非常适合电线电缆的护套材料。但在充电站等应用领域，则需要更高的阻燃性。提高TPU阻燃性能一般有两种方法。一是反应型阻燃改性，是将含有磷、氮等元素的多元醇或异氰酸酯等阻燃材料通过化学键合引入到TPU的合成中；第二种是添加型阻燃改性，即以TPU为基材，添加阻燃剂进行熔融混合。
反应改性可以改变TPU的结构，但当阻燃剂添加量较大时，TPU的强度下降，加工性能变差，添加量少也不能达到所需的阻燃水平。目前，还没有市售的高阻燃产品能够真正满足充电站的应用。
前拜耳材料科技公司（现为Kostron）曾在一项专利中推出了一种基于氧化膦的有机含磷多元醇（IHPO）。由IHPO、PTMEG-1000、4,4'-MDI和BDO合成的聚醚TPU表现出优异的阻燃性和机械性能。挤出过程顺利，产品表面光滑。
添加无卤阻燃剂是目前制备无卤阻燃TPU最常用的技术路线。通常，复合磷系、氮系、硅系、硼系阻燃剂或使用金属氢氧化物作为阻燃剂。由于TPU固有的可燃性，往往需要30%以上的阻燃剂填充量才能在燃烧过程中形成稳定的阻燃层。但当阻燃剂添加量较大时，阻燃剂在TPU基材中分散不均匀，阻燃TPU的力学性能不理想，这也限制了其在软管、薄膜等领域的应用和推广和电缆。
巴斯夫的专利介绍了一种阻燃TPU技术，该技术将三聚氰胺聚磷酸盐和含磷次膦酸衍生物作为阻燃剂与重均分子量大于150kDa的TPU共混。结果发现，在实现高拉伸强度的同时，阻燃性能显着提高。
为了进一步增强材料的拉伸强度，巴斯夫的专利介绍了一种含有异氰酸酯的交联剂母料的制备方法。在符合UL94V-0阻燃要求的组合物中添加2%的此类母粒，可以将材料的拉伸强度从35MPa提高到40MPa，同时保持V-0阻燃性能。
为提高阻燃TPU的耐热老化性能，专利菱花新材料公司还介绍了使用表面涂覆的金属氢氧化物作为阻燃剂的方法。为了提高阻燃TPU的耐水解性能，菱花新材料公司在另一项专利申请中，在添加三聚氰胺阻燃剂的基础上引入了金属碳酸盐。
4、汽车漆面保护膜用TPU
汽车漆面保护膜是安装后将漆面与空气隔离，防止酸雨、氧化、划痕，为漆面提供持久保护的保护膜。其主要作用是安装后保护汽车漆面。漆面保护膜一般由三层组成，表面为自愈涂层，中间为聚合物薄膜，底层为丙烯酸压敏胶。 TPU是制备中间聚合物薄膜的主要材料之一。
漆面保护膜用TPU的性能要求：耐刮擦、高透明（透光率>95%）、低温柔韧性、耐高温、拉伸强度>50MPa、伸长率>400%、Shore A硬度范围87-93；最重要的性能是耐候性，包括耐紫外线老化、热氧化降解和水解等。
目前成熟的产品是以二环己基二异氰酸酯（H12MDI）和聚己内酯二醇为原料制备的脂肪族TPU。普通芳香族TPU在紫外线照射一天后明显变黄，而用于汽车贴膜的脂肪族TPU在相同条件下可以保持其黄变系数，无明显变化。
聚（ε-己内酯）TPU与聚醚和聚酯TPU相比，性能更加均衡。一方面可以表现出普通聚酯TPU优异的抗撕裂性能，另一方面又表现出聚醚TPU优异的低压缩永久变形和高回弹性能，从而在市场上得到广泛应用。
由于市场细分后对产品性价比的要求不同，随着表面涂布技术和胶粘剂配方调整能力的提高，未来聚醚或普通聚酯H12MDI脂肪族TPU也有机会应用于漆面保护膜。
5.生物基TPU
制备生物基TPU的常用方法是在聚合过程中引入生物基单体或中间体，如生物基异氰酸酯（如MDI、PDI）、生物基多元醇等。其中，生物基异氰酸酯在行业中比较少见。市场上，而生物基多元醇更为常见。
在生物基异氰酸酯方面，早在2000年，巴斯夫、科思创等就投入了大量的精力进行PDI研究，并于2015-2016年将第一批PDI产品投入市场。万华化学利用玉米秸秆制成的生物基PDI，开发了100%生物基TPU产品。
生物基多元醇包括生物基聚四氟乙烯（PTMEG）、生物基1,4-丁二醇（BDO）、生物基1,3-丙二醇（PDO）、生物基聚酯多元醇、生物基聚醚多元醇等。
目前已有多家TPU厂商推出生物基TPU，其性能可与传统石化基TPU相媲美。这些生物基TPU的主要区别在于生物基含量的水平，一般在30%到40%之间，有的甚至达到更高的水平。与传统石化基TPU相比，生物基TPU具有减少碳排放、原材料可持续再生、绿色生产、节约资源等优势。巴斯夫、科思创、路博润、万华化学等菱华新材料纷纷推出生物基TPU品牌，减碳和可持续发展也是未来TPU发展的重点方向。
发布时间：2024年8月9日