Šta je termoplastični poliuretanski elastomer?

Šta je termoplastični poliuretanski elastomer?

Poliuretanski elastomer je niz poliuretanskih sintetičkih materijala (druge varijante se odnose na poliuretansku pjenu, poliuretanski ljepilo, poliuretanski premaz i poliuretanska vlakna), a termoplastični poliuretanski elastomer je jedan od tri tipa poliuretanskog poliuretanskog elastomera (Ljudi se nazivaju uobičajenim T elastomerom, druge dvije glavne vrste poliuretana elastomeri su liveni poliuretanski elastomeri, skraćeno CPU, i mešoviti poliuretanski elastomeri, skraćeno MPU).

TPU je vrsta poliuretanskog elastomera koji se može plastificirati zagrijavanjem i otopiti otapalom. U poređenju sa CPU i MPU, TPU ima malo ili nimalo hemijskog umrežavanja u svojoj hemijskoj strukturi. Njegov molekularni lanac je u osnovi linearan, ali postoji određena količina fizičkog umrežavanja. Ovo je termoplastični poliuretanski elastomer koji je vrlo karakteristične strukture.

Struktura i klasifikacija TPU-a

Termoplastični poliuretanski elastomer je (AB) blok linearni polimer. A predstavlja polimer poliol (ester ili polieter, molekulske težine 1000~6000) visoke molekulske težine, koji se naziva dugi lanac; B predstavlja diol koji sadrži 2-12 ravnih atoma ugljika, koji se nazivaju kratkim lancem.

U strukturi termoplastičnog poliuretanskog elastomera, segment A se naziva meki segment, koji ima karakteristike fleksibilnosti i mekoće, zbog čega TPU ima rastezljivost; Uretanski lanac nastao reakcijom između B segmenta i izocijanata naziva se tvrdi segment, koji ima i kruta i tvrda svojstva. Prilagođavanjem odnosa A i B segmenata nastaju TPU proizvodi različitih fizičko-mehaničkih svojstava.

Prema strukturi mekog segmenta, može se podijeliti na tip poliestera, tip polietera i tip butadiena, koji sadrže estersku grupu, etersku grupu ili butensku grupu. Prema strukturi tvrdog segmenta, može se podijeliti na uretanski tip i tip uretanske uree, koji se dobivaju iz produživača lanca etilen glikola ili produživača lanca diamina. Uobičajena klasifikacija je podijeljena na tip poliestera i tip polietera.

Koje su sirovine za TPU sintezu?

(1) Polimer Diol

Makromolekularni diol molekulske mase od 500 do 4000 i bifunkcionalnih grupa, sa sadržajem od 50% do 80% u TPU elastomeru, igra odlučujuću ulogu u fizičkim i hemijskim svojstvima TPU.

Polimer Diol pogodan za TPU elastomer može se podijeliti na poliester i polieter: poliester uključuje politetrametilen glikol adipinske kiseline (PBA) ε PCL, PHC; Polieteri uključuju polioksipropilen eter glikol (PPG), tetrahidrofuran polieter glikol (PTMG) itd.

(2) Diizocijanat

Molekularna težina je mala, ali je funkcija izvanredna, koja ne samo da igra ulogu povezivanja mekog i tvrdog segmenta, već daje TPU-u razna dobra fizička i mehanička svojstva. Diizocijanati koji se primjenjuju na TPU su: metilen difenil diizocijanat (MDI), metilen bis (-4-cikloheksil izocijanat) (HMDI), p-fenildiizocijanat (PPDI), 1,5-naftalen diizocijanat (NDI), p-fenil diizocijanat (NDI), p-fenizocijanat PXDI) itd.

(3) Produživač lanca

Produživač lanca sa molekulskom težinom od 100~350, koji pripada malom molekularnom Diolu, male molekulske težine, strukture otvorenog lanca i bez grupe supstituenata pogoduje dobijanju visoke tvrdoće i velike skalarne težine TPU. Produživači lanca pogodni za TPU uključuju 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzen (HQEE), 1,4-cikloheksandimetanol (CHDM), p-fenildimetilglikol (PXG) itd.

Modifikacija Primjena TPU-a kao učvršćivača

Kako bi se smanjili troškovi proizvoda i postigle dodatne performanse, poliuretanski termoplastični elastomeri mogu se koristiti kao uobičajena sredstva za učvršćivanje za kaljenje različitih termoplastičnih i modificiranih gumenih materijala.

Zbog svog visokog polariteta, poliuretan može biti kompatibilan sa polarnim smolama ili gumama, kao što je klorirani polietilen (CPE), koji se može koristiti za izradu medicinskih proizvoda; Mešanje sa ABS-om može zameniti inženjersku termoplastiku za upotrebu; Kada se koristi u kombinaciji sa polikarbonatom (PC), ima svojstva kao što su otpornost na ulje, otpornost na gorivo i otpornost na udarce i može se koristiti za izradu karoserija automobila; U kombinaciji sa poliesterom, njegova žilavost se može poboljšati; Osim toga, može biti dobro kompatibilan sa PVC-om, polioksimetilenom ili PVDC; Poliester poliuretan može biti dobro kompatibilan sa 15% nitrilnom gumom ili 40% nitrilnom gumom/PVC mješavinom; Polieter poliuretan takođe može biti dobro kompatibilan sa 40% mješavinom nitrilne gume/polivinil hlorida; Takođe može biti kokompatibilan sa akrilonitril stiren (SAN) kopolimerima; Može formirati interpenetrirajuće mrežne (IPN) strukture sa reaktivnim polisiloksanima. Velika većina gore navedenih mješovitih ljepila već je službeno proizvedena.

Posljednjih godina sve je više istraživanja o pooštravanju POM-a od strane TPU-a u Kini. Mešanje TPU-a i POM-a ne samo da poboljšava otpornost na visoke temperature i mehanička svojstva TPU-a, već i značajno ojačava POM. Neki istraživači su pokazali da je u testovima zateznog loma, u poređenju sa POM matricom, legura POM sa TPU prešla iz krtog loma u duktilni lom. Dodatak TPU-a takođe daje POM performansama memorije oblika. Kristalno područje POM-a služi kao fiksna faza legure sa memorijom oblika, dok amorfno područje amorfnog TPU-a i POM-a služi kao reverzibilna faza. Kada je temperatura oporavka 165 ℃ i vrijeme oporavka 120 sekundi, stopa oporavka legure dostiže preko 95%, a učinak oporavka je najbolji.

TPU je teško kompatibilan sa nepolarnim polimernim materijalima kao što su polietilen, polipropilen, etilen propilen guma, butadienska guma, izopren guma ili otpadni gumeni prah, i ne može se koristiti za proizvodnju kompozita sa dobrim performansama. Stoga se za potonje često koriste metode površinske obrade kao što su plazma, korona, mokra hemija, prajmer, plamen ili reaktivni gas. Na primjer, American Air Products and Chemicals Company izvršila je površinsku obradu F2/O2 aktivnim plinom na polietilenskom finom prahu ultra visoke molekularne mase molekulske težine 3-5 miliona i dodala ga u poliuretanski elastomer u omjeru 10 %, što može značajno poboljšati njegov modul savijanja, vlačnu čvrstoću i otpornost na habanje. A površinska obrada aktivnim gasom F2/O2 može se primijeniti i na usmjerena izdužena kratka vlakna dužine 6-35 mm, što može poboljšati krutost i žilavost na kidanje kompozitnog materijala.

Koja su područja primjene TPU-a?

Godine 1958. Goodrich Chemical Company (sada preimenovana u Lubrizol) prvi put je registrovala TPU brend Estane. U proteklih 40 godina postojalo je više od 20 brendova širom svijeta, a svaki brend ima nekoliko serija proizvoda. Trenutno, glavni proizvođači TPU sirovina u svijetu su: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, itd.

Kao izvrstan elastomer, TPU ima široku paletu proizvodnih proizvoda koji se široko koriste u svakodnevnim potrepštinama, sportskoj robi, igračkama, ukrasnim materijalima i drugim poljima. Ispod je nekoliko primjera.

① Materijali za cipele

TPU se uglavnom koristi za materijale za cipele zbog svoje odlične elastičnosti i otpornosti na habanje. Obuća koja sadrži TPU mnogo je udobnija za nošenje od obične obuće, pa se više koristi u vrhunskim proizvodima obuće, posebno u nekim sportskim cipelama i cipelama za slobodno vreme.

② Creva

Zbog svoje mekoće, dobre vlačne čvrstoće, udarne čvrstoće i otpornosti na visoke i niske temperature, TPU crijeva se široko koriste u Kini kao crijeva za plin i ulje za mehaničku opremu kao što su avioni, rezervoari, automobili, motocikli i alatni strojevi.

③ Kabl

TPU pruža otpornost na kidanje, otpornost na habanje i karakteristike savijanja, pri čemu je otpornost na visoke i niske temperature ključ za performanse kabla. Dakle, na kineskom tržištu, napredni kablovi kao što su kontrolni kablovi i kablovi za napajanje koriste TPU za zaštitu materijala za oblaganje složenih dizajna kablova, a njihova primena postaje sve raširenija.

④ Medicinski uređaji

TPU je siguran, stabilan i visokokvalitetan zamjenski materijal za PVC, koji neće sadržavati ftalate i druge kemijski štetne tvari, te će migrirati u krv ili druge tekućine u medicinskom kateteru ili medicinskoj vrećici i uzrokovati nuspojave. Štaviše, posebno razvijeni TPU za ekstruziju i brizganje mogu se lako koristiti uz malo otklanjanja grešaka u postojećoj PVC opremi.

⑤ Vozila i druga prevozna sredstva

Ekstrudiranjem i premazivanjem obje strane najlonske tkanine poliuretanskim termoplastičnim elastomerom mogu se napraviti borbene splavi na naduvavanje i izviđačke splavi za prevoz od 3-15 ljudi, sa mnogo boljim performansama od splavova na naduvavanje od vulkanizirane gume; Poliuretanski termoplastični elastomer ojačan staklenim vlaknima može se koristiti za izradu dijelova karoserije kao što su profilirani dijelovi na obje strane samog automobila, obloge vrata, branici, antifrikcione trake i rešetke.