TPU,热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic polyurethanes)的简称,又称PU热塑胶。是一种由低聚物多元醇软链段与二异氰酸酯-扩链剂硬链段构成的线型嵌段共聚物,从其发展来看,近几十年,TPU已经成为发展最快的高分子材料之一。
TPU其成份经SGS ASTM F963之检测结果, 不含镉、铅、 汞、砷、铬和钡,符合环境保护的标准,因此也被广泛应用,医用方面也不例外。利用TPU制作热熔胶中的新产品——热熔胶膜,也逐渐开始起步、发展,与当前占主要地位的EVA热熔胶和合成橡胶类热熔胶相比,TPU热熔胶膜既能满足客户对于高粘性的需求。同时还具有TPU良好的物理性能,例如弹性好、机械强度高等,许多传统热熔胶难以使用的领域TPU热熔胶膜都可胜任。TPU热熔胶膜将是未来塑料薄膜和热熔胶领域相结合的重要发展方向之一。TPU薄膜因其良好的生物兼容性,不对人体产生不良反应,确保了医疗安全,这也是其在医疗领域广泛应用的关键原因之一。
TPU薄膜在医疗器械方面的应用:
(1) 医用导管:TPU薄膜适用于制造医用导管,例如血管导管和尿管。其柔韧性和可塑性让导管具备优秀的弯曲性能,便于医护人员操作,并减轻患者的不适。
(2) 医用胶囊:TPU薄膜常作为医用胶囊的包衣材料,它的生物兼容性和化学耐性可以保护胶囊内药物不受外界环境影响,从而延长药物的有效时间。
(3) 医用缝合线:TPU薄膜也用于生产医用缝合线,其良好的伸展性和耐磨性有助于手术缝合,并减少手术后并发症。
TPU薄膜在医用包装领域的重要应用:
(1) 医用敷料:TPU薄膜常用作医用敷料的包装材料,其优异的透气性和防水性保护敷料不受污染,并促进伤口呼吸和愈合。
(2) 医用注射器包装:TPU薄膜通常作为医用注射器包装材料,其良好的密封性和抗撕裂性确保注射器不受污染,保障药物安全。
医用涂层应用包括:
(1) 医用手套:TPU薄膜作为医用手套的涂层,其柔韧性和抗菌性保护医护人员免受污染,降低感染风险。
(2) 医用服装:TPU薄膜可用作医用服装的涂层,如手术衣和隔离衣,其防水性和透气性保护医护人员免受液体飞溅和病菌传播。
此外,TPU薄膜还广泛应用于其他医疗设备和个护产品中,例如,床垫和轮椅垫等需具备良好弹性和透气性的产品,TPU薄膜可提供舒适的体验并具有耐用性。
总之,TPU薄膜在医疗领域的应用十分广泛,涉及医疗器械、医用包装、医用涂层等多个层面,其卓越的物理特性和生物兼容性为医疗行业带来众多创新和发展机遇。
TPU生产工艺流程
聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类,即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂(交联剂)。除此之外,有时为了提高反应速度,改善加工性能及制品性能,还需加入某些配合剂。下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。
反应过程:多元醇与二异氰酸酯反应,制成低分子量的预聚体;经扩链反应,生成高分子量聚合物;然后添加适当的交联剂,生成聚氨酯弹性体。其工艺流程如下:
1、低聚物多元醇
聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低,通常为2或2~3.相对分子质量为400~6000,但常用的为1000~2000.主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚ε-己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它们在合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可通过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。
2、聚酯多元醇
聚酯多元醇简称聚酯,是聚氨酯弹性体最重要的原料之一。它是由二元羧酸和多元醇缩聚而成,最常用的二元羧酸是己二酸,最常用的多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇。此外,一些特殊聚酯还用戊二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇。由于可用的多元醇品种多,所以聚酯的分子结构多种多样,品种牌号也较多。为了得到端羟基聚酯,必须用过量的多元醇与二元羧酸反应。
一般采用间歇法生产聚酯。其反应过程分为酯化反应和酯交换反应两个阶段。生产装置大同小异,一般工艺流程,主要设备包括缩合釜、分馏冷凝器、冷凝器、计量罐、真空系统、加热冷却系统和控制系统。整个系统的气密性要求十分严格。缩合釜搅拌轴可采用端面机械密封。加料顺序先加多元醇和配合剂,后加已二酸,然后充氮。酯化反应从加热升温开始到220~250℃后约1h基本完成。此阶段主要是常压脱水过程,生成低分子聚酯和缩合水。
当升温到135℃左右时酯化反应最激烈,生成大量缩合水。由于缩合水的蒸发会发生大量气泡上升,用1,4-丁二醇和1,6-乙二醇为原料时气泡尤为激烈。此时应及时调节加热功率,控制冷凝器出水速度,防止大量水蒸气将大量分子多元醇带出分馏冷凝器。激烈反应过后,维持适宜的出水速度,逐渐将反应温度升到220~250℃.当酸值降至30mgKOH/g左右或出水量约等于理论水量时,由于混合物中的羟酸很少,酯化难以继续进行,出水基本停止,酯化反应阶段基本结束。
3、多异氰酸酯
多异氰酸酯品种也不少,但产量最大的只有两种,即二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)及其聚合物多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)和甲苯二异氰酸酯(TDI)。多异氰酸酯我们采用德国拜耳的TDI-100。医用TPU相关企业介绍
1.美瑞新材
美瑞新材料股份有限公司成立于2009年,深交所创业板上市公司(股票代码:300848),位于中国(山东)自由贸易试验区烟台片区,是国内知名的聚氨酯材料(TPU、PUR、PUD、PU预聚体等)及全生物降解类材料(PBS等)生产企业和国家高新技术企业。
2.路博润
路博润生命科学健康业务通过为医疗行业提供从原材料到合同制造服务在内的一站式解决方案以加速创新医疗设备投入市场。热塑性聚氨酯 (TPU) 是由 路博润 特种聚合物于1959年发明的,品牌命名为 ESTANE® TPU,当时的公司名称尚为 BF Goodrich。
3.巴斯夫
巴斯夫与大中华市场的渊源可以追溯到1885年,从那时起巴斯夫就是中国的忠实合作伙伴。
作为中国化工领域重要的外商投资企业,巴斯夫主要的生产基地位于上海、南京和重庆,而上海创新园更是全球和亚太地区的研发枢纽。
4.科思创
科思创聚焦汽车、建筑、电子等产业,致力于生产研发可靠、环保的聚氨酯材料、聚碳酸酯材料、涂料、粘合剂和特种化学品。科思创提供可持续和多样化的聚合物材料及创新解决方案。
5.万华
万华化学集团股份有限公司是一家全球化运营的化工新材料公司,依托不断创新的核心技术、产业化装置及高效的运营模式,为客户提供更具竞争力的产品及解决方案。
6.上海恒安
上海恒安聚氨酯股份有限公司坐落在上海市金山精细化工产业园区。公司以制造高性能热塑性聚氨酯弹性体为主营业务,是一家集生产、销售、研发为一体的科技型民营企业。公司现在拥有自主研发的TPU生产技术并已获得国家发明专利,在硬件上,公司引进了技术一流的TPU连续生产线,目前第二、第三条流水线正在筹建中。
7.亨斯迈
亨斯迈聚氨酯(中国)有限公司是亨斯迈公司独资企业,自从1992年亨斯迈聚氨酯公司在中国设立外商独资的技术中心以来,亨斯迈聚氨酯为聚氨酯工业在中国的发展发挥了重要作用。亨斯迈聚氨酯(中国)有限公司上海闵行经济技术开发区设立生产基地和总部,在香港、北京、青岛、广州都有销售代表处。
8.泓格生医
2018年成立的生医新事业处专攻医疗用热塑性聚氨酯(TPU)材料,是亚洲第一家生产医用TPU材料的企业,目标三至五年后在全球医疗TPU市场取得10%市占率。
9.汇得科技
上海汇得科技股份有限公司成立于2007年6月,早可溯源至1997年创建的上海汇得化工有限公司,是一家集设计、研发、生产、销售和服务于一体,专业制造革用聚氨酯(PU)树脂、聚氨酯弹性体相关产品等系列新材料的科技型集团化公司。经中国证监会核准,公司股票于2018年8月28日在上海证券交易所挂牌上市,股票代码603192,股票简称“汇得科技”。
10.中山博锐斯
博锐斯,一家专注于热塑性聚氨酯薄膜(TPU)的研发、生产及销售的高新技术企业,先后通过了1S09001:2008质量体系认证、IS014001:2004环保管理体系认证、TS16949的认证及Oeko-tex 100纺织品生态标签认证,并于2015年成功在新三板上市(股票代码:833434)。
11.山东一诺威
山东一诺威聚氨酯股份有限公司成立于2003年10月,是专业的聚氨酯材料制造商。国家火炬计划重点高新技术企业,新三板挂牌企业,拥有淄博高新区、齐鲁化工园区、上海金山化工园区内三大生产经营基地。
12.大东树脂
大东树脂化学股份有限公司自1955年创立以来,在创办人廖登茂先生的捍卫下,坚强茁壮的成长,始终秉持『质量、技术、服务』的创业理念辛勤经营,不但开创国内制鞋接着剂之先河,并不断自行研发出无数产品。
13.高鼎精密材料
1988年,高鼎集团于台湾台中发迹,并以『环境友善材料的开拓者』为愿景,致力发展各式民生必需品之基础原材料。
14.浙江环龙新材
浙江环龙新材料科技有限公司是一家致力于聚氨酯材料(TPU)为基础的薄膜专业生产厂家,是国内拥有多条TPU膜生产工艺线的企业。创建于2006年,自2006年以来一直投入对TPU薄膜制品的研发,所生产的TPU薄膜应用广泛,行销中国大陆,日本,韩国,东南亚以及欧美各国,一贯秉持专业制造,专业技术,专业研发,专业服务的理念,目前薄膜的产量呈上升趋势。
15. 浙江佳阳塑胶
浙江佳阳塑胶新材料有限公司创办于2003年,建厂占地面积20000平方米,是国内自主研发TPU薄膜、TPU革及相关复合产品的专业制造企业。
公司TPU薄膜年生产从成立之初的100吨起步,目前发展到年产能10000吨的规模。公司产品规格覆盖了0.01mm~3.0mm,可满足航空、汽车、食品、医疗、家具、鞋服、运动等领域的不同用户需求,产品性能获得了各行业的认可。
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