Што е термопластичен полиуретански еластомер?

Што е термопластичен полиуретански еластомер?

Полиуретанскиот еластомер е разновидност на полиуретански синтетички материјали (други сорти се однесуваат на полиуретанска пена, полиуретанско лепило, полиуретанска обвивка и полиуретански влакна), а термопластичниот полиуретански еластомер е еден од трите типа полиуретански еластомер, луѓето најчесто го нарекуваат TPU други два главни типа на полиуретански еластомери се лиени полиуретански еластомери, скратено како CPU, и мешани полиуретански еластомери, скратено како MPU).

TPU е еден вид полиуретански еластомер кој може да се пластифицира со загревање и да се раствори со растворувач. Во споредба со CPU и MPU, TPU има малку или никакво хемиско вкрстено поврзување во својата хемиска структура. Неговиот молекуларен синџир е во основа линеарен, но постои одредена количина на физичко вкрстено поврзување. Ова е Термопластичен полиуретански еластомер кој е многу карактеристичен по структура.

Структура и класификација на TPU

Термопластичниот полиуретански еластомер е (AB) блок линеарен полимер. A претставува полимер полиол (естер или полиетер, молекуларна тежина од 1000~6000) со висока молекуларна тежина, наречен долг ланец; Б претставува диол кој содржи 2-12 јаглеродни атоми со директен синџир, наречен краток синџир.

Во структурата на Термопластични полиуретански еластомер, сегментот А се нарекува мек сегмент, кој има карактеристики на флексибилност и мекост, што го прави TPU да има растегливост; Уретанскиот синџир генериран од реакцијата помеѓу Б сегментот и изоцијанатот се нарекува тврд сегмент, кој има и крути и тврди својства. Со прилагодување на односот на сегментите А и Б се прават TPU производи со различни физички и механички својства.

Според структурата на мекиот сегмент, може да се подели на тип на полиестер, тип полиетер и тип на бутадиен, кои соодветно содржат естерска група, етер група или бутен група. Според структурата на тврдиот сегмент, може да се подели на уретански тип и тип на уретанска уреа, кои соодветно се добиваат од продолжувачи на синџирот на етилен гликол или продолжувачи на синџирот на диамин. Заедничката класификација е поделена на тип полиестер и тип полиетер.

Кои се суровините за синтеза на TPU?

(1) Полимер диол

Макромолекуларниот диол со молекуларна тежина во опсег од 500 до 4000 и бифункционални групи, со содржина од 50% до 80% во TPU еластомер, игра одлучувачка улога во физичките и хемиските својства на TPU.

Полимерот Диол погоден за TPU еластомер може да се подели на полиестер и полиетер: полиестер вклучува политетраметилен гликол на адипинска киселина (PBA) ε PCL, PHC; Полиетерите вклучуваат полиоксипропилен етер гликол (PPG), тетрахидрофуран полиетер гликол (PTMG) итн.

(2) Диизоцијанат

Молекуларната тежина е мала, но функцијата е извонредна, што не само што ја игра улогата на поврзување на мекиот сегмент и тврдиот сегмент, туку и го обдарува TPU со различни добри физички и механички својства. Диизоцијанати кои се применуваат на TPU се: метилен дифенил диизоцијанат (MDI), метилен бис (-4-циклохексил изоцијанат) (HMDI), p-фенилдиизоцијанат (PPDI), 1,5-нафтален диизоцијанат (NDI), p-фенилдиметилис PXDI), итн.

(3) Продолжувач на ланецот

Продолжувачот на ланецот со молекуларна тежина од 100~350, кој припаѓа на мал молекуларен диол, мала молекуларна тежина, структура со отворен ланец и без група замена е погодна за добивање висока цврстина и висока скаларна тежина на TPU. Продолжувачите на ланецот погодни за TPU вклучуваат 1,4-бутанедиол (BDO), 1,4-бис (2-хидроксиетокси) бензен (HQEE), 1,4-циклохексанедиметанол (CHDM), p-фенилдиметилгликол (PXG), итн.

Модификација Примена на TPU како средство за зацврстување

Со цел да се намалат трошоците за производот и да се добијат дополнителни перформанси, полиуретанските термопластични еластомери може да се користат како вообичаено користени средства за зацврстување за зацврстување на различни термопластични и модифицирани гумени материјали.

Поради високиот поларитет, полиуретанот може да биде компатибилен со поларни смоли или гуми, како што е хлорираниот полиетилен (CPE), кој може да се користи за производство на медицински производи; Мешањето со ABS може да ја замени инженерската термопластика за употреба; Кога се користи во комбинација со поликарбонат (PC), има својства како отпорност на масло, отпорност на гориво и отпорност на удар, и може да се користи за изработка на каросерии на автомобили; Кога се комбинира со полиестер, неговата цврстина може да се подобри; Покрај тоа, може да биде добро компатибилен со PVC, полиоксиметилен или PVDC; Полиестерскиот полиуретан може да биде добро компатибилен со 15% нитрилна гума или 40% нитрилна гума/ПВЦ мешавина; Полиетер полиуретан, исто така, може да биде добро компатибилен со 40% лепило од нитрилна гума/поливинил хлорид; Исто така, може да биде компатибилен со кополимерите на акрилонитрил стирен (SAN); Може да формира структури на интерпенетрирачка мрежа (IPN) со реактивни полисилоксани. Огромното мнозинство од горенаведените мешани лепила веќе се официјално произведени.

Во последниве години, имаше зголемено истражување за зацврстувањето на POM од TPU во Кина. Мешањето на TPU и POM не само што ја подобрува отпорноста на висока температура и механичките својства на TPU, туку и значително го зацврстува POM. Некои истражувачи покажаа дека во тестовите за фрактура на истегнување, во споредба со POM матрицата, легурата POM со TPU преминала од кршлива фрактура во дуктилна фрактура. Додавањето на TPU, исто така, му дава на POM перформансите на меморијата на обликот. Кристалниот регион на POM служи како фиксна фаза на мемориската легура на обликот, додека аморфниот регион на аморфниот TPU и POM служи како реверзибилна фаза. Кога температурата на одговорот за обновување е 165 ℃ и времето за обновување е 120 секунди, стапката на обновување на легурата достигнува над 95%, а ефектот на обновување е најдобар.

TPU е тешко да биде компатибилен со неполарни полимерни материјали како што се полиетилен, полипропилен, етилен пропиленска гума, бутадиенска гума, изопренска гума или отпаден прав од гума и не може да се користи за производство на композити со добри перформанси. Затоа, методите за површинска обработка како плазма, корона, влажна хемија, прајмер, пламен или реактивен гас често се користат за второто. На пример, American Air Products and Chemicals Company изврши површинска обработка на активен гас F2/O2 на фин прашок од полиетилен со ултра висока молекуларна тежина со молекуларна тежина од 3-5 милиони, и го додаде во полиуретански еластомер во сооднос од 10 %, што може значително да го подобри неговиот модул на виткање, цврстина на истегнување и отпорност на абење. А површинската обработка на активниот гас F2/O2 може да се примени и на насочено издолжените кратки влакна со должина од 6-35 mm, што може да ја подобри цврстината и цврстината на кинење на композитниот материјал.

Кои се областите на примена на TPU?

Во 1958 година, Goodrich Chemical Company (сега преименувана во Lubrizol) за прв пат го регистрираше брендот TPU Estane. Во текот на изминатите 40 години, имаше повеќе од 20 имиња на брендови ширум светот, а секој бренд има неколку серии на производи. Во моментов, главните производители на суровини на TPU во светот се: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding итн.

Како одличен еластомер, TPU има широк спектар на низводно производи, кои се широко користени во секојдневни потреби, спортски производи, играчки, украсни материјали и други полиња. Подолу се дадени неколку примери.

① Материјали за чевли

TPU главно се користи за материјали за чевли поради неговата одлична еластичност и отпорност на абење. Производите за обувки што содржат TPU се многу поудобни за носење од обичните производи за обувки, така што тие се пошироко користени во производи за обувки од висока класа, особено некои спортски чевли и секојдневни чевли.

② Црева

Поради својата мекост, добра цврстина на истегнување, сила на удар и отпорност на високи и ниски температури, TPU црева се широко користени во Кина како црева за гас и масло за механичка опрема како што се авиони, резервоари, автомобили, мотоцикли и машински алати.

③ Кабел

TPU обезбедува отпорност на кинење, отпорност на абење и карактеристики на свиткување, при што отпорноста на високи и ниски температури е клучот за перформансите на кабелот. Така, на кинескиот пазар, напредните кабли како што се контролните кабли и каблите за напојување користат TPU за заштита на материјалите за обложување на сложени дизајни на кабли, а нивните апликации стануваат сè пораспространети.

④ Медицински помагала

TPU е безбеден, стабилен и висококвалитетен ПВЦ заменски материјал, кој нема да содржи фталат и други хемиски штетни материи и ќе мигрира во крвта или другите течности во медицинскиот катетер или медицинската кеса за да предизвика несакани ефекти. Покрај тоа, специјално развиениот степен на истиснување и степенот на вбризгување TPU може лесно да се користат со мало дебагирање во постоечката ПВЦ опрема.

⑤ Возила и други транспортни средства

Со екструдирање и премачкување на двете страни на најлонска ткаенина со полиуретански термопластичен еластомер, може да се направат борбени нападни сплавови на надувување и сплавови за извидување со 3-15 луѓе, со многу подобри перформанси од вулканизираните гумени сплавови на надувување; Полиуретански термопластичен еластомер засилен со стаклени влакна може да се користи за изработка на компоненти на каросеријата како што се обликувани делови од двете страни на самиот автомобил, облоги на вратите, браници, ленти против триење и решетки.