În 1958, Goodrich Chemical Company (acum redenumită Lubrizol) a înregistrat pentru prima dată marca TPU Estane. În ultimii 40 de ani, au existat peste 20 de nume de marcă în întreaga lume, iar fiecare marcă are mai multe serii de produse. În prezent, producătorii de materii prime TPU includ în principal BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical etc.
1. Categoria TPU
Conform structurii segmentului moale, acesta poate fi împărțit în tip poliesteric, tip polieteric și tip butadienic, care conțin respectiv o grupare esterică, o grupare eterică sau o grupare butenică.
Conform structurii segmentului dur, acesta poate fi împărțit în tip uretan și tip uretan-uree, care sunt obținute respectiv din agenți de extindere a lanțului de etilen glicol sau agenți de extindere a lanțului de diamină. Clasificarea comună este împărțită în tip poliester și tip polieter.
În funcție de prezența sau absența reticulării, acestea pot fi împărțite în termoplastice pure și semitermospatice.
Prima are o structură liniară pură și nu are legături reticulate; cea de-a doua conține o cantitate mică de legături reticulate, cum ar fi esterul acidului alofanic.
Conform utilizării produselor finite, acestea pot fi împărțite în piese profilate (diverse elemente ale mașinii), țevi (teci, profile de bare), pelicule (foi, plăci subțiri), adezivi, acoperiri, fibre etc.
2. Sinteza TPU
TPU aparține poliuretanului din punct de vedere al structurii moleculare. Deci, cum s-a agregat?
Conform diferitelor procese de sinteză, aceasta se împarte în principal în polimerizare în vrac și polimerizare în soluție.
În polimerizarea în vrac, aceasta poate fi, de asemenea, împărțită în metoda de pre-polimerizare și metoda într-o singură etapă, pe baza prezenței sau absenței pre-reacției:
Metoda de prepolimerizare implică reacția diizocianatului cu dioli macromoleculari pentru o anumită perioadă de timp înainte de adăugarea extensiei de lanț pentru a produce TPU;
Metoda într-o singură etapă implică amestecarea și reacția simultană a diolilor macromoleculari, diizocianaților și agenților de extindere a lanțului pentru a forma TPU.
Polimerizarea în soluție implică mai întâi dizolvarea diizocianatului într-un solvent, apoi adăugarea de dioli macromoleculari pentru a reacționa o anumită perioadă de timp și, în final, adăugarea de agenți de extindere a lanțului pentru a genera TPU.
Tipul segmentului moale de TPU, greutatea moleculară, conținutul de segment dur sau moale și starea de agregare a TPU pot afecta densitatea TPU, cu o densitate de aproximativ 1,10-1,25, și nu există o diferență semnificativă în comparație cu alte cauciucuri și materiale plastice.
La aceeași duritate, densitatea TPU de tip polieter este mai mică decât cea a TPU de tip poliester.
3. Prelucrarea TPU-ului
Particulele de TPU necesită diverse procese pentru a forma produsul final, utilizând în principal metode de topire și soluționare pentru procesarea TPU.
Topirea este un proces utilizat în mod obișnuit în industria materialelor plastice, cum ar fi amestecarea, laminarea, extrudarea, turnarea prin suflare și turnarea prin turnare;
Prelucrarea în soluție este procesul de preparare a unei soluții prin dizolvarea particulelor într-un solvent sau polimerizarea directă a acestora într-un solvent, apoi acoperire, filare și așa mai departe.
Produsul final fabricat din TPU nu necesită, în general, reacție de reticulare prin vulcanizare, ceea ce poate scurta ciclul de producție și poate recicla materialele reziduale.
4. Performanța TPU
TPU are un modul ridicat de elasticitate, rezistență ridicată, alungire și elasticitate ridicate, rezistență excelentă la uzură, rezistență la ulei, rezistență la temperaturi scăzute și rezistență la îmbătrânire.
Rezistența ridicată la tracțiune, alungirea mare și rata scăzută de deformare permanentă la compresie pe termen lung sunt toate avantaje semnificative ale TPU.
XiaoU va detalia în principal proprietățile mecanice ale TPU din aspecte precum rezistența la tracțiune și alungirea, reziliența, duritatea etc.
Rezistență ridicată la tracțiune și alungire mare
TPU are o rezistență la tracțiune și o alungire excelente. Din datele din figura de mai jos, putem observa că rezistența la tracțiune și alungirea TPU de tip polieter sunt mult mai bune decât cele ale plasticului și cauciucului din clorură de polivinil.
În plus, TPU poate îndeplini cerințele industriei alimentare cu puțini sau fără aditivi adăugați în timpul procesării, ceea ce este dificil de realizat și pentru alte materiale precum PVC-ul și cauciucul.
Reziliența este foarte sensibilă la temperatură
Reziliența TPU se referă la gradul în care acesta își revine rapid la starea inițială după eliberarea tensiunii de deformare, exprimată ca energie de recuperare, care este raportul dintre lucrul mecanic de retragere a deformării și lucrul mecanic necesar pentru a produce deformarea. Este o funcție a modulului dinamic și a frecării interne a unui corp elastic și este foarte sensibil la temperatură.
Reculul scade odată cu scăderea temperaturii până la o anumită temperatură, iar elasticitatea crește din nou rapid. Această temperatură este temperatura de cristalizare a segmentului moale, care este determinată de structura diolului macromolecular. TPU de tip polieter este mai scăzut decât TPU de tip poliester. La temperaturi sub temperatura de cristalizare, elastomerul devine foarte dur și își pierde elasticitatea. Prin urmare, reziliența este similară cu un recul de la suprafața unui metal dur.
Intervalul de duritate este Shore A60-D80
Duritatea este un indicator al capacității unui material de a rezista la deformare, zgârieturi și lovire.
Duritatea TPU se măsoară de obicei folosind testere de duritate Shore A și Shore D, Shore A fiind utilizat pentru TPU-uri mai moi și Shore D pentru TPU-uri mai dure.
Duritatea TPU poate fi ajustată prin ajustarea proporției segmentelor de lanț moi și dure. Prin urmare, TPU are o gamă de duritate relativ largă, de la Shore A60-D80, acoperind duritatea cauciucului și a plasticului și are o elasticitate ridicată pe întregul interval de duritate.
Pe măsură ce duritatea se modifică, unele proprietăți ale TPU se pot modifica. De exemplu, creșterea durității TPU va duce la modificări ale performanței, cum ar fi creșterea modulului de tracțiune și a rezistenței la rupere, creșterea rigidității și a stresului de compresiune (capacitate de încărcare), scăderea alungirii, creșterea densității și a generării dinamice de căldură și creșterea rezistenței la factorii de mediu.
5. Aplicarea TPU
Fiind un elastomer excelent, TPU are o gamă largă de produse din aval și este utilizat pe scară largă în articole de necesitate zilnică, articole sportive, jucării, materiale decorative și alte domenii.
Materiale pentru încălțăminte
TPU este utilizat în principal pentru materiale de încălțăminte datorită elasticității sale excelente și rezistenței la uzură. Produsele de încălțăminte care conțin TPU sunt mult mai confortabile de purtat decât produsele de încălțăminte obișnuite, așa că sunt utilizate pe scară largă în produsele de încălțăminte de lux, în special în unele încălțăminte sport și casual.
furtun
Datorită moliciunii, rezistenței bune la tracțiune, rezistenței la impact și rezistenței la temperaturi ridicate și scăzute, furtunurile TPU sunt utilizate pe scară largă în China ca furtunuri de gaz și petrol pentru echipamente mecanice, cum ar fi aeronave, tancuri, automobile, motociclete și mașini-unelte.
cablu
TPU-ul oferă rezistență la rupere, rezistență la uzură și caracteristici de îndoire, rezistența la temperaturi ridicate și scăzute fiind cheia performanței cablurilor. Așadar, pe piața chineză, cablurile avansate, cum ar fi cablurile de control și cablurile de alimentare, utilizează TPU-uri pentru a proteja materialele de acoperire ale cablurilor complexe, iar aplicațiile lor devin din ce în ce mai răspândite.
Dispozitive medicale
TPU este un material de înlocuire a PVC-ului sigur, stabil și de înaltă calitate, care nu conține ftalați și alte substanțe chimice nocive și care va migra în sânge sau alte lichide din cateterul medical sau din punga medicală, provocând efecte secundare. De asemenea, este un TPU special dezvoltat pentru extrudare și injecție.
film
Folia TPU este o peliculă subțire fabricată din material granular TPU prin procese speciale precum laminarea, turnarea, suflarea și acoperirea. Datorită rezistenței sale ridicate, rezistenței la uzură, elasticității bune și rezistenței la intemperii, peliculele TPU sunt utilizate pe scară largă în industrii, materiale pentru încălțăminte, îmbrăcăminte, industrie auto, chimică, electronică, medicală și alte domenii.
Data publicării: 05 februarie 2020