Leta 1958 je podjetje Goodrich Chemical Company (zdaj preimenovano v Lubrizol) prvič registriralo blagovno znamko TPU Estane. V zadnjih 40 letih je bilo po vsem svetu več kot 20 blagovnih znamk, vsaka blagovna znamka pa ima več serij izdelkov. Trenutno so proizvajalci surovin za TPU predvsem BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical itd.
1. Kategorija TPU
Glede na strukturo mehkih segmentov jih lahko razdelimo na poliestrske, polieterske in butadienske, ki vsebujejo estrsko, etrsko ali butensko skupino.
Glede na strukturo trdega segmenta ga lahko razdelimo na uretanski tip in uretansko-sečninski tip, ki sta pridobljena iz etilen glikolnih oziroma diaminskih podaljševalnikov verige. Splošna razvrstitev je poliestrski tip in polieterski tip.
Glede na prisotnost ali odsotnost zamreženja ga lahko razdelimo na čiste termoplaste in pol termoplaste.
Prva ima čisto linearno strukturo in brez zamreženih vezi; slednja vsebuje majhno količino zamreženih vezi, kot je ester alofanske kisline.
Glede na uporabo končnih izdelkov jih lahko razdelimo na profilirane dele (različni strojni elementi), cevi (plašči, paličasti profili), folije (listi, tanke plošče), lepila, premaze, vlakna itd.
2. Sinteza TPU
TPU po molekularni strukturi spada med poliuretane. Kako se je torej agregiral?
Glede na različne sintezne postopke se v glavnem deli na polimerizacijo v razsutem stanju in polimerizacijo v raztopini.
Pri polimerizaciji v razsutem stanju jo lahko glede na prisotnost ali odsotnost predhodne reakcije razdelimo tudi na metodo predpolimerizacije in enostopenjsko metodo:
Metoda predpolimerizacije vključuje reakcijo diizocianata z makromolekularnimi dioli za določeno časovno obdobje, preden se doda podaljševanje verige za proizvodnjo TPU;
Enostopenjska metoda vključuje hkratno mešanje in reakcijo makromolekularnih diolov, diizocianatov in podaljševalcev verige, da se tvori TPU.
Polimerizacija v raztopini vključuje najprej raztapljanje diizocianata v topilu, nato dodajanje makromolekularnih diolov, ki reagirajo določen čas, in na koncu dodajanje podaljševalcev verige za tvorbo TPU.
Vrsta mehkega segmenta TPU, molekulska masa, vsebnost trdega ali mehkega segmenta in stanje agregacije TPU lahko vplivajo na gostoto TPU, ki je približno 1,10-1,25, in ni bistvene razlike v primerjavi z drugimi gumami in plastikami.
Pri enaki trdoti je gostota TPU polieterskega tipa nižja od gostote TPU poliestrskega tipa.
3. Obdelava TPU
Za tvorbo končnega izdelka delci TPU zahtevajo različne postopke, predvsem z uporabo taljenja in raztopin za predelavo TPU.
Taljenje je pogosto uporabljen postopek v industriji plastike, kot so mešanje, valjanje, ekstrudiranje, pihanje in brizganje;
Obdelava raztopine je postopek priprave raztopine z raztapljanjem delcev v topilu ali njihovo neposredno polimerizacijo v topilu, nato pa s premazovanjem, predenjem in tako naprej.
Končni izdelek iz TPU običajno ne zahteva reakcije vulkanizacije in zamreženja, kar lahko skrajša proizvodni cikel in reciklira odpadne materiale.
4、 Zmogljivost TPU
TPU ima visok modul, visoko trdnost, visok raztezek in elastičnost, odlično odpornost proti obrabi, odpornost na olje, odpornost na nizke temperature in odpornost proti staranju.
Visoka natezna trdnost, visok raztezek in nizka stopnja trajne deformacije pri dolgotrajni kompresiji so pomembne prednosti TPU.
XiaoU bo podrobneje predstavil mehanske lastnosti TPU z vidika, kot so natezna trdnost in raztezek, odpornost, trdota itd.
Visoka natezna trdnost in visok raztezek
TPU ima odlično natezno trdnost in raztezek. Iz podatkov na spodnji sliki lahko vidimo, da sta natezna trdnost in raztezek TPU polieterske vrste veliko boljša kot pri polivinilkloridni plastiki in gumi.
Poleg tega lahko TPU izpolnjuje zahteve živilske industrije z malo ali nič dodatkov med predelavo, kar je težko doseči tudi pri drugih materialih, kot sta PVC in guma.
Odpornost je zelo občutljiva na temperaturo
Odpornost TPU se nanaša na stopnjo, v kateri se hitro vrne v prvotno stanje po sprostitvi deformacijske napetosti, izraženo kot energija povrnitve, ki je razmerje med delom deformacijskega umika in delom, potrebnim za nastanek deformacije. Je funkcija dinamičnega modula in notranjega trenja elastičnega telesa ter je zelo občutljiva na temperaturo.
Odboj se z zniževanjem temperature zmanjšuje do določene temperature, nato pa se elastičnost spet hitro poveča. Ta temperatura je temperatura kristalizacije mehkega segmenta, ki jo določa struktura makromolekularnega diola. TPU polieterskega tipa je nižji od TPU poliestrskega tipa. Pri temperaturah pod temperaturo kristalizacije elastomer postane zelo trd in izgubi elastičnost. Zato je odpornost podobna odboju od površine trde kovine.
Trdota po Shoreu je A60-D80
Trdota je pokazatelj sposobnosti materiala, da se upre deformacijam, zarezam in praskam.
Trdota TPU se običajno meri z merilniki trdote Shore A in Shore D, pri čemer se Shore A uporablja za mehkejše TPU-je, Shore D pa za trše TPU-je.
Trdoto TPU je mogoče prilagoditi z uravnavanjem razmerja med mehkimi in trdimi verižnimi segmenti. Zato ima TPU relativno širok razpon trdote, od Shore A60 do D80, ki zajema trdoto gume in plastike, ter visoko elastičnost v celotnem razponu trdote.
S spreminjanjem trdote se lahko spremenijo tudi nekatere lastnosti TPU. Na primer, povečanje trdote TPU bo povzročilo spremembe v delovanju, kot so povečan natezni modul in trdnost, povečana togost in tlačna napetost (nosilnost), zmanjšan raztezek, povečana gostota in dinamično oddajanje toplote ter povečana odpornost na vplive okolja.
5. Uporaba TPU
Kot odličen elastomer ima TPU široko paleto smeri uporabe v nadaljnjih izdelkih in se pogosto uporablja v vsakodnevnih potrebščinah, športnih izdelkih, igračah, dekorativnih materialih in drugih področjih.
Materiali za čevlje
TPU se zaradi svoje odlične elastičnosti in odpornosti proti obrabi uporablja predvsem za materiale za obutev. Obutev, ki vsebuje TPU, je veliko udobnejša za nošenje kot običajna obutev, zato se pogosteje uporablja v vrhunski obutvi, zlasti v nekaterih športnih čevljih in obutvi za prosti čas.
cev
Zaradi svoje mehkobe, dobre natezne trdnosti, udarne trdnosti in odpornosti na visoke in nizke temperature se TPU cevi na Kitajskem pogosto uporabljajo kot plinske in oljne cevi za mehansko opremo, kot so letala, tanki, avtomobili, motorna kolesa in strojna orodja.
kabel
TPU zagotavlja odpornost proti trganju, obrabi in upogibanju, pri čemer je odpornost na visoke in nizke temperature ključna za delovanje kabla. Zato se na kitajskem trgu napredni kabli, kot so krmilni in napajalni kabli, uporabljajo za zaščito premaznih materialov kompleksnih kabelskih zasnov, njihova uporaba pa postaja vse bolj razširjena.
Medicinski pripomočki
TPU je varen, stabilen in visokokakovosten nadomestek za PVC, ki ne vsebuje ftalatov in drugih kemičnih škodljivih snovi ter prehaja v kri ali druge tekočine v medicinskem katetru ali medicinski vrečki in povzroča neželene učinke. Je tudi posebej razvit TPU za ekstruzijo in brizganje.
film
TPU folija je tanka folija, izdelana iz granuliranega materiala TPU s posebnimi postopki, kot so valjanje, litje, pihanje in premazovanje. Zaradi visoke trdnosti, odpornosti proti obrabi, dobre elastičnosti in odpornosti na vremenske vplive se TPU folije pogosto uporabljajo v industriji, pri izdelavi obutvenih materialov, pri izdelavi oblačil, avtomobilski, kemični, elektronski, medicinski in drugih področjih.
Čas objave: 5. februar 2020