Kaj je termoplastični poliuretanski elastomer?

Kaj je termoplastični poliuretanski elastomer?

Poliuretanski elastomer je vrsta poliuretanskih sintetičnih materialov (druge sorte se nanašajo na poliuretansko peno, poliuretansko lepilo, poliuretanski premaz in poliuretanska vlakna), termoplastični poliuretanski elastomer pa je ena od treh vrst poliuretanskega elastomera, ljudje ga običajno imenujejo TPU ( drugi dve veliki vrsti poliuretanskih elastomerov sta uliti poliuretanski elastomeri, skrajšano CPU, in mešani poliuretanski elastomeri, skrajšano MPU).

TPU je neke vrste poliuretanski elastomer, ki ga je mogoče plastificirati s segrevanjem in raztopiti s topilom. V primerjavi s CPU in MPU ima TPU v svoji kemijski strukturi malo ali nič kemičnih navzkrižnih povezav. Njegova molekularna veriga je v osnovi linearna, vendar obstaja določena količina fizičnega navzkrižnega povezovanja. To je termoplastični poliuretanski elastomer, ki ima zelo značilno strukturo.

Zgradba in klasifikacija TPU

Termoplastični poliuretanski elastomer je (AB) blok linearni polimer. A predstavlja polimerni poliol (ester ali polieter, molekulska masa 1000~6000) z visoko molekulsko maso, ki se imenuje dolga veriga; B predstavlja diol, ki vsebuje 2-12 ravnih ogljikovih atomov, imenovan kratka veriga.

V strukturi termoplastičnega poliuretanskega elastomera se segment A imenuje mehki segment, ki ima značilnosti prožnosti in mehkobe, zaradi česar ima TPU raztegljivost; Uretanska veriga, ki nastane pri reakciji med segmentom B in izocianatom, se imenuje trdi segment, ki ima tako toge kot trde lastnosti. S prilagajanjem razmerja A in B segmentov se izdelujejo TPU izdelki z različnimi fizikalnimi in mehanskimi lastnostmi.

Glede na strukturo mehkega segmenta ga lahko razdelimo na tip poliestra, tip polietra in tip butadiena, ki vsebujejo skupino estra, skupino etra ali skupino butena. Glede na strukturo trdega segmenta ga lahko razdelimo na uretanski tip in uretanski sečninski tip, ki se pridobivata iz podaljškov verige etilen glikola ali podaljškov verig diamina. Skupna klasifikacija je razdeljena na tip poliestra in tip polietra.

Katere so surovine za sintezo TPU?

(1) polimerni diol

Makromolekularni diol z molekulsko maso od 500 do 4000 in bifunkcionalnimi skupinami, z vsebnostjo od 50% do 80% v TPU elastomeru, ima odločilno vlogo pri fizikalnih in kemijskih lastnostih TPU.

Polimer Diol, primeren za TPU elastomer, lahko razdelimo na poliester in polieter: poliester vključuje politetrametilen glikol adipinske kisline (PBA) ε PCL, PHC; Polietri vključujejo polioksipropilen eter glikol (PPG), tetrahidrofuran polieter glikol (PTMG) itd.

(2) Diizocianat

Molekulska teža je majhna, vendar je funkcija izjemna, ki ne igra samo vloge povezovanja mehkega segmenta in trdega segmenta, temveč daje TPU tudi različne dobre fizikalne in mehanske lastnosti. Diizocianati, ki se uporabljajo za TPU, so: metilen difenil diizocianat (MDI), metilen bis (-4-cikloheksil izocianat) (HMDI), p-fenildiizocianat (PPDI), 1,5-naftalen diizocianat (NDI), p-fenildimetil diizocianat ( PXDI) itd.

(3) Podaljšek verige

Podaljšek verige z molekulsko maso 100 ~ 350, ki pripada majhnemu molekulskemu diolu, z majhno molekulsko maso, odprto verižno strukturo in brez substituentske skupine, vodi do visoke trdote in visoke skalarne mase TPU. Podaljševalci verige, primerni za TPU, vključujejo 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzen (HQEE), 1,4-cikloheksandimetanol (CHDM), p-fenildimetilglikol (PXG) itd.

Modifikacija Uporaba TPU kot sredstva za utrjevanje

Da bi zmanjšali stroške izdelka in pridobili dodatno zmogljivost, se lahko poliuretanski termoplastični elastomeri uporabljajo kot običajno uporabljena sredstva za utrjevanje za utrjevanje različnih termoplastičnih in modificiranih gumijastih materialov.

Zaradi visoke polarnosti je poliuretan lahko združljiv s polarnimi smolami ali gumami, kot je klorirani polietilen (CPE), ki se lahko uporablja za izdelavo medicinskih izdelkov; Mešanje z ABS lahko nadomesti inženirske termoplaste za uporabo; Če se uporablja v kombinaciji s polikarbonatom (PC), ima lastnosti, kot so odpornost na olje, odpornost na gorivo in odpornost na udarce, in se lahko uporablja za izdelavo avtomobilskih karoserij; V kombinaciji s poliestrom se lahko njegova žilavost izboljša; Poleg tega je lahko dobro združljiv s PVC, polioksimetilenom ali PVDC; Poliestrski poliuretan je lahko dobro združljiv z mešanico 15 % nitrilne gume ali 40 % nitrilne gume/PVC; Polieter poliuretan je lahko dobro združljiv tudi z lepilom iz mešanice 40 % nitrilne gume/polivinilklorida; Lahko je tudi kokompatibilen s kopolimeri akrilonitril stirena (SAN); Z reaktivnimi polisiloksani lahko tvori prepletene mreže (IPN). Velika večina zgoraj omenjenih mešanih lepil je že uradno proizvedena.

V zadnjih letih je na Kitajskem vse več raziskav o utrjevanju POM s TPU. Mešanica TPU in POM ne le izboljša odpornost na visoke temperature in mehanske lastnosti TPU, ampak tudi znatno utrdi POM. Nekateri raziskovalci so pokazali, da je pri preskusih nateznega loma v primerjavi z matriko POM zlitina POM s TPU prešla iz krhkega v duktilni lom. Dodatek TPU daje POM tudi spomin na obliko. Kristalno območje POM služi kot fiksna faza zlitine s spominom oblike, medtem ko amorfno območje amorfnega TPU in POM služi kot reverzibilna faza. Ko je odzivna temperatura obnovitve 165 ℃ in čas obnovitve 120 sekund, doseže stopnja obnovitve zlitine več kot 95 % in učinek obnovitve je najboljši.

TPU je težko združljiv z nepolarnimi polimernimi materiali, kot so polietilen, polipropilen, etilen propilen kavčuk, butadienski kavčuk, izoprenski kavčuk ali prah odpadne gume, in ga ni mogoče uporabiti za izdelavo kompozitov z dobrimi zmogljivostmi. Zato se za slednje pogosto uporabljajo metode površinske obdelave, kot so plazma, korona, mokra kemija, osnovni premaz, plamen ali reaktivni plin. Na primer, American Air Products and Chemicals Company je izvedlo površinsko obdelavo F2/O2 aktivnega plina na finem prahu polietilena z ultra visoko molekulsko maso z molekulsko maso 3-5 milijonov in ga dodalo poliuretanskemu elastomeru v razmerju 10 %, kar lahko znatno izboljša njegov upogibni modul, natezno trdnost in odpornost proti obrabi. Površinsko obdelavo z aktivnim plinom F2/O2 je mogoče uporabiti tudi za smerno podolgovata kratka vlakna z dolžino 6-35 mm, kar lahko izboljša togost in trganje žilavosti kompozitnega materiala.

Kakšna so področja uporabe TPU?

Leta 1958 je družba Goodrich Chemical Company (zdaj preimenovana v Lubrizol) prvič registrirala blagovno znamko TPU Estane. V zadnjih 40 letih je bilo po vsem svetu več kot 20 blagovnih znamk in vsaka znamka ima več serij izdelkov. Trenutno so glavni proizvajalci surovin TPU na svetu: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding itd.

Kot odličen elastomer ima TPU široko paleto nadaljnjih izdelkov, ki se pogosto uporabljajo v vsakodnevnih potrebah, športni opremi, igračah, dekorativnih materialih in na drugih področjih. Spodaj je nekaj primerov.

① Materiali za čevlje

TPU se uporablja predvsem za materiale za čevlje zaradi svoje odlične elastičnosti in odpornosti proti obrabi. Obutev, ki vsebuje TPU, je veliko bolj udobna za nošenje kot navadna obutev, zato se pogosteje uporablja v obutvi ​​višjega cenovnega razreda, zlasti v nekaterih športnih copatih in čevljih za prosti čas.

② Cevi

Zaradi svoje mehkobe, dobre natezne trdnosti, udarne trdnosti in odpornosti na visoke in nizke temperature se cevi TPU na Kitajskem pogosto uporabljajo kot cevi za plin in olje za mehansko opremo, kot so letala, tanki, avtomobili, motorna kolesa in strojna orodja.

③ Kabel

TPU zagotavlja odpornost na trganje, odpornost proti obrabi in lastnosti upogibanja, pri čemer je odpornost na visoke in nizke temperature ključ do učinkovitosti kabla. Tako na kitajskem trgu napredni kabli, kot so krmilni kabli in napajalni kabli, uporabljajo TPU za zaščito prevlečnih materialov zapletenih zasnov kablov, njihova uporaba pa postaja vse bolj razširjena.

④ Medicinski pripomočki

TPU je varen, stabilen in visokokakovosten PVC nadomestni material, ki ne bo vseboval ftalatov in drugih kemično škodljivih snovi ter se bo preselil v kri ali druge tekočine v medicinskem katetru ali medicinski torbi in povzročil stranske učinke. Poleg tega je posebej razvit TPU za ekstruzijo in brizganje mogoče preprosto uporabiti z malo odpravljanja napak v obstoječi PVC opremi.

⑤ Vozila in druga prevozna sredstva

Z ekstrudiranjem in prevleko obeh strani najlonske tkanine s poliuretanskim termoplastičnim elastomerom je mogoče izdelati napihljive bojne napadalne splave in izvidniške splave, ki prevažajo 3-15 ljudi, z veliko boljšimi zmogljivostmi kot napihljivi splavi iz vulkanizirane gume; Poliuretanski termoplastični elastomer, ojačan s steklenimi vlakni, se lahko uporablja za izdelavo sestavnih delov karoserije, kot so oblikovani deli na obeh straneh samega avtomobila, obloge vrat, odbijači, trakovi proti trenju in rešetke.