Што е термопластичен полиуретански еластомер?

Што е термопластичен полиуретански еластомер?

Полиуретанскиот еластомер е разновиден полиуретански синтетички материјал (други варијанти се однесуваат на полиуретанска пена, полиуретанско лепило, полиуретанска обвивка и полиуретански влакна), а термопластичниот полиуретански еластомер е еден од трите вида полиуретански еластомер. Луѓето најчесто го нарекуваат TPU (другите два главни вида полиуретански еластомери се леани полиуретански еластомери, скратено како CPU, и мешани полиуретански еластомери, скратено како MPU).

TPU е вид на 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 воопшто нема хемиско вкрстено поврзување во својата хемиска структура. Неговиот молекуларен ланец 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; B претставува диол што содржи 2-12 атоми на јаглерод со прав ланец, наречен краток ланец.

Во структурата на термопластичниот полиуретански еластомер, сегментот А се нарекува мек сегмент, кој има карактеристики на флексибилност и мекост, што му овозможува на TPU да има растегливост; уретанскиот синџир генериран од реакцијата помеѓу сегментот Б 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 полиестерски тип, полиетерски тип и бутадиенски тип, кои соодветно содржат естерска група, етерска група или бутенска група. Според структурата на тврдиот сегмент, може да се подели на уретански тип и уретански уреа тип, кои соодветно се добиваат од продолжувачи на синџири од етилен гликол или продолжувачи на синџири од диамин. Вообичаената класификација е поделена на полиестерски тип и полиетерски тип.

Кои се суровините за синтеза на TPU?

(1) Полимер диол

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

Полимерот Диол погоден за TPU еластомер може да се подели на полиестер и полиетер: полиестерот вклучува политетраметилен адипински киселински гликол (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 игра улога на поврзување на мекиот и тврдиот сегмент, туку и му дава на TPU разни 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-фенилдиметил диизоцијанат (PXDI), итн.

(3) Продолжувач на синџир

Продолжувачот на синџирот со молекуларна тежина од 100~350, кој припаѓа на мал молекуларен диол, мала молекуларна тежина, отворена структура на синџирот и без супституентна група, е погоден за добивање висока тврдост и висока скаларна тежина на TPU. Продолжувачите на синџирот погодни за TPU вклучуваат 1,4-бутандиол (BDO), 1,4-бис (2-хидроксиетокси) бензен (HQEE), 1,4-циклохександиметанол (CHDM), p-фенилдиметилгликол (PXG) итн.

Модификација на 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 најчесто користени средства за зацврстување за зацврстување на разни термопластични и модифицирани гумени материјали.

Поради својот висок 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 ги замени инженерските термопластики за употреба; Кога се користи во комбинација со поликарбонат (PC), има својства како што се отпорност на масло, отпорност на гориво и отпорност на удар, и може да се користи за производство 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% мешавина од нитрилна гума/PVC; Полиетерски полиуретан може да биде добро компатибилен и со 40% лепило од мешавина од нитрилна гума/поливинил хлорид; Може да биде кокомпатибилен и со кополимери од акрилонитрил стирен (SAN); Може да формира структури на интерпенетрациска мрежа (IPN) со реактивни полисилоксани. Огромното мнозинство од горенаведените мешани лепила веќе се официјално произведени.

Во последниве години, во Кина се зголемуваат истражувањата за зацврстување на POM со TPU. Мешањето на TPU и POM не само што ја подобрува отпорноста на високи температури и механичките својства на TPU, туку и значително го зацврстува POM. Некои истражувачи покажаа дека во тестовите за затегнувачка фрактура, во споредба со POM матрицата, легурата на POM со TPU преминала од кршлива фрактура во еластична фрактура. Додавањето на TPU, исто така, му дава на POM перформанси на меморија на обликот. Кристалниот регион на POM служи како фиксна фаза на легурата со меморија на обликот, додека аморфниот регион на аморфниот TPU и POM служи како реверзибилна фаза. Кога температурата на одговор на обновување е 165 ℃ и времето на обновување е 120 секунди, стапката на обновување на легурата достигнува над 95%, а ефектот на обновување е најдобар.

TPU е тешко компатибилен со неполарни полимерни материјали како што се полиетилен, полипропилен, етилен-пропиленска гума, бутадиенска гума, изопренска гума или отпадна гумена прашина, и не може да се користи за производство на композити со добри перформанси. Затоа, за вторите често се користат методи на површинска обработка како што се плазма, корона, влажна хемија, прајмер, пламен или реактивен гас. На пример, компанијата American Air Products and Chemicals извршила површинска обработка со F2/O2 активен гас на фин полиетиленски прав со ултра висока молекуларна тежина со молекуларна тежина од 3-5 милиони, и ја додала во полиуретански еластомер во сооднос од 10%, што може значително да го подобри неговиот модул на свиткување, цврстина на истегнување и отпорност на абење. Површинската обработка со F2/O2 активен гас може да се примени и на насочено издолжени кратки влакна со должина од 6-35 mm, што може да ја подобри цврстината и отпорноста на кинење на композитниот материјал.

Кои се областите на примена на TPU?

Во 1958 година, компанијата „Гудрич Кемикал Компани“ (сега преименувана во Лубризол) за прв пат го регистрираше брендот на TPU Естан. Во текот на изминатите 40 години, низ целиот свет има повеќе од 20 брендови, а секој бренд има неколку серии на производи. Во моментов, главните производители на суровини на TPU во светот се: БАСФ, Ковестро, Лубризол, Хантсман Корпорејшн, МекКинзи, Голдинг итн.

Како одличен еластомер, TPU има широк спектар на производи, кои се широко користени во секојдневните потреби, спортска опрема, играчки, декоративни материјали и други области. Подолу се дадени неколку примери.

① Материјали за обувки

TPU главно се користи за материјали за обувки поради неговата одлична еластичност и отпорност на абење. Производите за обувки што содржат TPU се многу поудобни за носење од обичните производи за обувки, па затоа се користат пошироко во луксузни производи за обувки, особено во некои спортски обувки и обични чевли.

② Црева

Поради својата мекост, добра затегнувачка цврстина, цврстина на удар и отпорност на високи и ниски температури, TPU цревата се широко користени во Кина како црева за гас и масло за механичка опрема како што се авиони, тенкови, 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 клучна за перформансите на каблите. Затоа, на кинескиот пазар, напредните кабли како што се контролните кабли и енергетските кабли користат TPU за заштита на материјалите за обложување на сложените дизајни на кабли, а нивната примена станува сè пораспространета.

④ Медицински помагала

TPU е безбеден, стабилен и висококвалитетен материјал за замена на PVC, кој нема да содржи фталати и други хемиски штетни супстанции и ќе мигрира во крвта или другите течности во медицинскиот катетер или медицинската торба предизвикувајќи несакани ефекти. Покрај тоа, специјално развиениот TPU со степен на екструзија и степен на инјектирање може лесно да се користи со малку дебагирање во постојната PVC опрема.

⑤ Возила и други превозни средства

Со екструдирање и премачкување на двете страни од најлонската ткаенина со полиуретански термопластичен еластомер, може да се направат надувувачки борбени сплавови за напад и извидувачки сплавови со 3-15 лица, со многу подобри перформанси од надувувачките сплавови од вулканизирана гума; Полиуретански термопластичен еластомер зајакнат со стаклени влакна може да се користи за производство на компоненти на каросеријата како што се обликувани делови од двете страни на самиот автомобил, облоги на вратите, браници, ленти против триење и решетки.