Ce este elastomerul poliuretan termoplastic?

Ce este elastomerul poliuretan termoplastic?

Elastomerul poliuretanic este o varietate de materiale sintetice poliuretanice (alte soiuri se referă la spumă poliuretanică, adeziv poliuretan, acoperire poliuretanică și fibră poliuretanică), iar elastomerul poliuretan termoplastic este unul dintre cele trei tipuri de elastomer poliuretan. Oamenii îl numesc în mod obișnuit ca TPU ( alte două tipuri majore de elastomeri poliuretanici sunt elastomeri poliuretanici turnați, prescurtați ca CPU și elastomeri poliuretanici mixți, prescurtați ca MPU).

TPU este un fel de elastomer poliuretanic care poate fi plastificat prin încălzire și dizolvat cu solvent. În comparație cu CPU și MPU, TPU are o reticulare chimică mică sau deloc în structura sa chimică. Lanțul său molecular este practic liniar, dar există o anumită cantitate de reticulare fizică. Acesta este elastomerul poliuretan termoplastic care este foarte caracteristic ca structură.

Structura și clasificarea TPU

Elastomerul poliuretan termoplastic este un polimer liniar bloc (AB). A reprezintă un polimer poliol (ester sau polieter, greutate moleculară de 1000~6000) cu greutate moleculară mare, denumit lanț lung; B reprezintă un diol care conține 2-12 atomi de carbon cu catenă liniară, numită catenă scurtă.

În structura elastomerului poliuretan termoplastic, segmentul A se numește segment moale, care are caracteristicile flexibilității și moliciunii, făcând TPU să aibă extensibilitate; Lanțul uretanic generat de reacția dintre segmentul B și izocianat se numește segment dur, care are atât proprietăți rigide, cât și proprietăți dure. Prin ajustarea raportului dintre segmentele A și B, se realizează produse TPU cu proprietăți fizice și mecanice diferite.

Conform structurii segmentului moale, acesta poate fi împărțit în tip poliester, tip polieter și tip butadienă, care conțin, respectiv, grup ester, grup eter sau grup buten. Conform structurii segmentului dur, acesta poate fi împărțit în tip uretan și tip uretan uree, care sunt, respectiv, obținute din extinderea lanțului de etilenglicol sau extinderea lanțului de diamină. Clasificarea comună este împărțită în tip poliester și tip polieter.

Care sunt materiile prime pentru sinteza TPU?

(1) Diol polimeric

Diolul macromolecular cu o greutate moleculară cuprinsă între 500 și 4000 și grupări bifuncționale, cu un conținut de 50% până la 80% în elastomer TPU, joacă un rol decisiv în proprietățile fizice și chimice ale TPU.

Polimerul Diol potrivit pentru elastomerul TPU poate fi împărțit în poliester și polieter: poliesterul include politetrametilen glicol acid adipic (PBA) ε PCL, PHC; Polieteri includ polioxipropilen eter glicol (PPG), tetrahidrofuran polieter glicol (PTMG) etc.

(2) Diizocianat

Greutatea moleculară este mică, dar funcția este remarcabilă, care nu numai că joacă rolul de a conecta segmentul moale și segmentul dur, dar și conferă TPU-ului diverse proprietăți fizice și mecanice bune. Diizocianații aplicabili TPU sunt: ​​metilen difenil diizocianat (MDI), metilen bis (-4-ciclohexil izocianat) (HMDI), p-fenildiizocianat (PPDI), 1,5-naftalen diizocianat (NDI), p-fenildimetil diizocianat ( PXDI), etc.

(3) Prelungitor de lanț

Extensorul de lanț cu o greutate moleculară de 100 ~ 350, aparținând unui diol molecular mic, greutate moleculară mică, structură de lanț deschis și fără grup de substituenți, este propice pentru obținerea durității ridicate și a greutății scalare ridicate a TPU. Extensoarele de lanț adecvate pentru TPU includ 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hidroxietoxi) benzen (HQEE), 1,4-ciclohexandimetanol (CHDM), p-fenildimetilglicol (PXG) etc.

Modificare Aplicarea TPU ca agent de întărire

Pentru a reduce costurile produsului și a obține performanțe suplimentare, elastomerii termoplastici poliuretanici pot fi utilizați ca agenți de întărire utilizați în mod obișnuit pentru a întări diferite materiale termoplastice și cauciuc modificate.

Datorită polarității sale ridicate, poliuretanul poate fi compatibil cu rășini polare sau cauciucuri, precum polietilena clorurată (CPE), care poate fi folosită la fabricarea produselor medicale; Amestecarea cu ABS poate înlocui materialele termoplastice de inginerie pentru utilizare; Când este utilizat în combinație cu policarbonatul (PC), are proprietăți precum rezistența la ulei, rezistența la combustibil și rezistența la impact și poate fi folosit pentru a face caroserii; Atunci când este combinat cu poliester, duritatea acestuia poate fi îmbunătățită; În plus, poate fi bine compatibil cu PVC, polioximetilen sau PVDC; Poliuretanul poliester poate fi compatibil cu 15% cauciuc nitrilic sau amestecul de cauciuc nitrilic/PVC 40%; Polieter poliuretanul poate fi, de asemenea, bine compatibil cu 40% cauciuc nitrilic/adeziv amestec de clorură de polivinil; Poate fi, de asemenea, co-compatibil cu copolimerii acrilonitril stiren (SAN); Poate forma structuri de rețea interpenetrantă (IPN) cu polisiloxani reactivi. Marea majoritate a adezivilor amestecați menționați mai sus au fost deja produși oficial.

În ultimii ani, a existat o cercetare din ce în ce mai mare privind întărirea POM de către TPU în China. Amestecarea de TPU și POM nu numai că îmbunătățește rezistența la temperaturi ridicate și proprietățile mecanice ale TPU, dar și întărește semnificativ POM. Unii cercetători au arătat că în testele de rupere la tracțiune, în comparație cu matricea POM, aliajul POM cu TPU a trecut de la fractură fragilă la fractură ductilă. Adăugarea de TPU oferă, de asemenea, POM performanțe de memorie de formă. Regiunea cristalină a POM servește ca fază fixă ​​a aliajului cu memorie de formă, în timp ce regiunea amorfă a TPU și POM amorf servește ca fază reversibilă. Când temperatura de răspuns de recuperare este de 165 ℃ și timpul de recuperare este de 120 de secunde, rata de recuperare a aliajului ajunge la peste 95%, iar efectul de recuperare este cel mai bun.

TPU este dificil de compatibil cu materiale polimerice nepolare, cum ar fi polietilena, polipropilena, cauciucul etilen propilen, cauciucul butadien, cauciucul izopren sau pulbere de cauciuc rezidual și nu poate fi utilizat pentru a produce compozite cu performanțe bune. Prin urmare, metodele de tratare a suprafeței precum plasmă, corona, chimie umedă, grund, flacără sau gaz reactiv sunt adesea folosite pentru acestea din urmă. De exemplu, American Air Products and Chemicals Company a efectuat un tratament de suprafață cu gaz activ F2/O2 pe pulbere fină de polietilenă cu greutate moleculară ultra-înaltă cu o greutate moleculară de 3-5 milioane și l-a adăugat elastomerului poliuretanic într-un raport de 10. %, care își poate îmbunătăți semnificativ modulul de încovoiere, rezistența la tracțiune și rezistența la uzură. Iar tratamentul de suprafață cu gaz activ F2/O2 poate fi aplicat și fibrelor scurte alungite direcțional cu o lungime de 6-35 mm, ceea ce poate îmbunătăți rigiditatea și duritatea la rupere a materialului compozit.

Care sunt domeniile de aplicare ale TPU?

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 mărci în întreaga lume, iar fiecare marcă are mai multe serii de produse. În prezent, principalii producători de materii prime TPU din lume sunt: ​​BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding etc.

Ca un elastomer excelent, TPU are o gamă largă de produse în aval, care sunt utilizate pe scară largă în necesitățile zilnice, articole sportive, jucării, materiale decorative și alte domenii. Mai jos sunt câteva exemple.

① Materiale pentru încălțăminte

TPU este utilizat în principal pentru materialele pentru 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 mai pe scară largă în produsele de încălțăminte de ultimă generație, în special în unele pantofi sport și pantofi casual.

② Furtunuri

Datorită moliciunii, rezistenței bune la tracțiune, rezistenței la impact și rezistenței la temperaturi înalte și scăzute, furtunurile TPU sunt utilizate pe scară largă în China ca furtunuri de gaz și ulei pentru echipamente mecanice precum avioane, rezervoare, automobile, motociclete și mașini-unelte.

③ Cablu

TPU oferă rezistență la rupere, rezistență la uzură și caracteristici de îndoire, rezistența la temperaturi ridicate și scăzute fiind cheia performanței cablului. Așadar, pe piața chineză, cablurile avansate, cum ar fi cablurile de control și cablurile de alimentare, folosesc TPU pentru a proteja materialele de acoperire ale modelelor complexe de cabluri, iar aplicațiile lor devin din ce în ce mai răspândite.

④ Dispozitive medicale

TPU este un material de înlocuire PVC sigur, stabil și de înaltă calitate, care nu va conține ftalați și alte substanțe chimice nocive și va migra în sânge sau alte lichide din cateterul medical sau punga medicală pentru a provoca efecte secundare. Mai mult, TPU special dezvoltat pentru extrudare și injecție poate fi utilizat cu ușurință cu puțină depanare în echipamentele existente din PVC.

⑤ Vehicule și alte mijloace de transport

Prin extrudarea și acoperirea ambelor părți ale țesăturii de nailon cu elastomer termoplastic poliuretan, se pot realiza plute gonflabile de atac de luptă și plute de recunoaștere care transportă 3-15 persoane, cu performanțe mult mai bune decât plutele gonflabile din cauciuc vulcanizat; Elastomerul termoplastic poliuretan întărit cu fibră de sticlă poate fi folosit pentru a face componente ale caroseriei, cum ar fi piese turnate pe ambele părți ale mașinii, învelișuri de uși, bare de protecție, benzi anti-fricțiune și grile.