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。

 

在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

 

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