1958 m. „Goodrich Chemical Company“ (dabar pervadinta į „Lubrizol“) pirmą kartą užregistravo TPU prekės ženklą „Estane“. Per pastaruosius 40 metų visame pasaulyje buvo daugiau nei 20 prekės ženklų, ir kiekvienas prekės ženklas turėjo kelias produktų serijas. Šiuo metu daugiausia TPU žaliavų gamintojų yra BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical ir kt.
1. TPU kategorija
Pagal minkšto segmento struktūrą jį galima suskirstyti į poliesterio, polieterio ir butadieno tipus, kurie atitinkamai turi esterio grupę, eterio grupę arba buteno grupę.
Pagal kietojo segmento struktūrą jį galima suskirstyti į uretano ir uretano karbamido tipus, kurie atitinkamai gaunami iš etilenglikolio grandinės ilgintuvų arba diamino grandinės ilgintuvų. Įprasta klasifikacija skirstoma į poliesterio ir polieterio tipus.
Pagal kryžminių jungčių buvimą ar nebuvimą, jas galima suskirstyti į gryną termoplastinę ir pusiau termoplastinę.
Pirmasis turi gryną linijinę struktūrą ir neturi skersinių jungčių; antrasis turi nedidelį kiekį skersinių jungčių, tokių kaip alopano rūgšties esteris.
Pagal gatavų gaminių panaudojimą juos galima suskirstyti į profiliuotas detales (įvairius mašinų elementus), vamzdžius (apvalkalus, strypus), plėveles (lakštus, plonas plokštes), klijus, dangas, pluoštus ir kt.
2. TPU sintezė
TPU molekulinės struktūros požiūriu priklauso poliuretanui. Taigi, kaip jis susidarė?
Pagal skirtingus sintezės procesus, jis daugiausia skirstomas į birių polimerizaciją ir tirpalo polimerizaciją.
Tūrinėje polimerizacijoje ją taip pat galima suskirstyti į išankstinės polimerizacijos metodą ir vieno etapo metodą, pagrįstą išankstinės reakcijos buvimu arba nebuvimu:
Prepolimerizacijos metodas apima diizocianato reakciją su makromolekuliniais dioliais tam tikrą laiką, prieš pridedant grandinės prailginimą, kad būtų gautas TPU;
Vieno etapo metodas apima vienu metu sumaišant ir reaguojant makromolekulinius diolius, diizocianatus ir grandinės ilgintuvus, kad susidarytų TPU.
Tirpalo polimerizacija pirmiausia apima diizocianato ištirpinimą tirpiklyje, tada makromolekulinių diolių pridėjimą, kad jie reaguotų tam tikrą laiką, ir galiausiai grandinės ilgintuvų pridėjimą, kad susidarytų TPU.
TPU minkštojo segmento tipas, molekulinė masė, kietojo arba minkštojo segmento kiekis ir TPU agregacijos būsena gali turėti įtakos TPU tankiui, kurio tankis yra maždaug 1,10–1,25, ir nėra reikšmingo skirtumo, palyginti su kitomis gumomis ir plastikais.
Esant tokiam pačiam kietumui, polieterio tipo TPU tankis yra mažesnis nei poliesterio tipo TPU.
3. TPU apdorojimas
TPU dalelėms galutiniam produktui suformuoti reikalingi įvairūs procesai, daugiausia naudojant lydymo ir tirpalo metodus TPU apdorojimui.
Lydymosi procesas yra dažniausiai naudojamas plastiko pramonėje, pavyzdžiui, maišymas, valcavimas, ekstruzija, pūtimas ir liejimas;
Tirpalo apdorojimas – tai tirpalo paruošimo procesas, kurio metu dalelės ištirpinamos tirpiklyje arba tiesiogiai jas polimerizuojama tirpiklyje, o po to dengiama, verpiama ir pan.
Galutiniam iš TPU pagamintam produktui paprastai nereikia vulkanizacijos ir skersinio sujungimo reakcijos, todėl galima sutrumpinti gamybos ciklą ir perdirbti atliekas.
4. TPU našumas
TPU pasižymi dideliu moduliu, dideliu stiprumu, dideliu pailgėjimu ir elastingumu, puikiu atsparumu dilimui, atsparumu alyvai, atsparumu žemai temperatūrai ir atsparumu senėjimui.
Didelis tempiamasis stipris, didelis pailgėjimas ir mažas ilgalaikio suspaudimo nuolatinės deformacijos greitis yra reikšmingi TPU privalumai.
XiaoU daugiausia dėmesio skirs TPU mechaninėms savybėms, tokioms kaip tempiamasis stipris ir pailgėjimas, atsparumas, kietumas ir kt.
Didelis tempiamasis stipris ir didelis pailgėjimas
TPU pasižymi puikiu tempiamuoju stiprumu ir pailgėjimu. Iš paveikslėlyje pateiktų duomenų matyti, kad polieterio tipo TPU tempiamasis stiprumas ir pailgėjimas yra daug geresni nei polivinilchlorido plastiko ir gumos.
Be to, TPU gali atitikti maisto pramonės reikalavimus, perdirbimo metu pridedant mažai arba visai nededant priedų, ką sunku pasiekti ir kitoms medžiagoms, tokioms kaip PVC ir guma.
Atsparumas yra labai jautrus temperatūrai
TPU atsparumas reiškia laipsnį, kuriuo jis greitai atsistato į pradinę būseną, kai deformacijos įtempis pašalinamas, išreiškiamas atsigavimo energija, kuri yra deformacijos atitraukimo darbo ir deformacijai sukelti reikalingo darbo santykis. Tai yra elastingo kūno dinaminio modulio ir vidinės trinties funkcija ir yra labai jautri temperatūrai.
Atšokimas mažėja mažėjant temperatūrai iki tam tikros temperatūros, o elastingumas vėl sparčiai didėja. Ši temperatūra yra minkštojo segmento kristalizacijos temperatūra, kurią lemia makromolekulinio diolio struktūra. Polieterio tipo TPU yra žemesnė nei poliesterio tipo TPU. Esant žemesnei nei kristalizacijos temperatūrai temperatūrai, elastomeras tampa labai kietas ir praranda elastingumą. Todėl elastingumas panašus į atšokimą nuo kieto metalo paviršiaus.
Kietumo diapazonas yra Shore A60-D80
Kietumas yra medžiagos gebėjimo atsispirti deformacijai, įbrėžimams ir įbrėžimams rodiklis.
TPU kietumas paprastai matuojamas naudojant Shore A ir Shore D kietumo matuoklius, kur Shore A naudojamas minkštesniems TPU, o Shore D – kietesniems.
TPU kietumą galima reguliuoti keičiant minkštų ir kietų grandinės segmentų santykį. Todėl TPU kietumo diapazonas yra gana platus – nuo Shore A60 iki D80, apimantis gumos ir plastiko kietumą, ir pasižymi dideliu elastingumu visame kietumo diapazone.
Keičiantis kietumui, gali pasikeisti kai kurios TPU savybės. Pavyzdžiui, padidinus TPU kietumą, pasikeis eksploatacinės savybės, pvz., padidės tempimo modulis ir plyšimo stipris, padidės standumas ir gniuždymo įtempis (apkrova), sumažės pailgėjimas, padidės tankis ir dinaminis šilumos išsiskyrimas, taip pat padidės atsparumas aplinkos poveikiui.
5. TPU taikymas
Kaip puikus elastomeras, TPU turi platų produktų asortimentą ir yra plačiai naudojamas kasdienių reikmenų, sporto prekių, žaislų, dekoratyvinių medžiagų ir kitose srityse.
Batų medžiagos
TPU daugiausia naudojamas avalynės medžiagoms dėl puikaus elastingumo ir atsparumo dilimui. Avalynė, kurios sudėtyje yra TPU, yra daug patogesnė avėti nei įprasta avalynė, todėl ji plačiau naudojama aukštos klasės avalynės gaminiuose, ypač kai kuriuose sportiniuose ir laisvalaikio batuose.
žarna
Dėl savo minkštumo, gero tempiamojo stiprumo, smūgio stiprumo ir atsparumo aukštai ir žemai temperatūrai, TPU žarnos Kinijoje plačiai naudojamos kaip dujų ir naftos žarnos mechaninei įrangai, tokiai kaip orlaiviai, cisternos, automobiliai, motociklai ir staklės.
kabelis
TPU pasižymi atsparumu plyšimui, dilimui ir lenkimui, o atsparumas aukštai ir žemai temperatūrai yra pagrindinis kabelio našumo veiksnys. Todėl Kinijos rinkoje pažangūs kabeliai, tokie kaip valdymo ir maitinimo kabeliai, naudoja TPU, kad apsaugotų sudėtingų kabelių konstrukcijų dangų medžiagas, ir jų pritaikymas tampa vis plačiau paplitęs.
Medicinos prietaisai
TPU yra saugi, stabili ir aukštos kokybės PVC pakaitalas, kuriame nėra ftalatų ir kitų cheminių kenksmingų medžiagų, kurios gali patekti į kraują ar kitus skysčius medicininiame kateteryje ar medicininiame maišelyje ir sukelti šalutinį poveikį. Tai taip pat specialiai sukurtas ekstruzijos ir įpurškimo klasės TPU.
filmas
TPU plėvelė yra plona plėvelė, pagaminta iš TPU granuliuotos medžiagos, naudojant specialius procesus, tokius kaip valcavimas, liejimas, pūtimas ir dengimas. Dėl didelio stiprumo, atsparumo dilimui, gero elastingumo ir atsparumo oro sąlygoms, TPU plėvelės plačiai naudojamos pramonėje, avalynės medžiagose, drabužių pritaikyme, automobilių, chemijos, elektronikos, medicinos ir kitose srityse.
Įrašo laikas: 2020 m. vasario 5 d.