Kas yra termoplastinis poliuretano elastomeras?

Kas yra termoplastinis poliuretano elastomeras?

Poliuretano elastomeras yra įvairios sintetinės poliuretano medžiagos (kitos rūšys reiškia poliuretano putas, poliuretano klijus, poliuretano dangą ir poliuretano pluoštą), o termoplastinis poliuretano elastomeras yra vienas iš trijų poliuretano elastomerų tipų, žmonės paprastai vadina jį TPU. kiti du pagrindiniai poliuretano elastomerų tipai yra liejiniai poliuretano elastomerai, sutrumpintai vadinami CPU, ir mišrūs poliuretano elastomerai, sutrumpintai vadinami MPU).

TPU yra tam tikras poliuretano elastomeras, kurį galima plastifikuoti kaitinant ir ištirpinti tirpikliu. Palyginti su centriniu procesoriumi ir MPU, TPU cheminėje struktūroje yra mažai arba visai nėra cheminių kryžminių ryšių. Jo molekulinė grandinė iš esmės yra linijinė, tačiau yra tam tikras fizinis kryžminis ryšys. Tai labai būdingos struktūros termoplastinis poliuretano elastomeras.

TPU struktūra ir klasifikacija

Termoplastinis poliuretano elastomeras yra (AB) blokinis linijinis polimeras. A reiškia polimero poliolį (esteris arba polieteris, molekulinė masė 1000–6000), turintį didelę molekulinę masę, vadinamą ilga grandine; B reiškia diolį, turintį 2–12 netiesioginės grandinės anglies atomų, vadinamą trumpąja grandine.

Termoplastinio poliuretano elastomero struktūroje segmentas A vadinamas minkštuoju segmentu, kuris pasižymi lankstumo ir minkštumo savybėmis, todėl TPU yra ištiesiamas; B segmento ir izocianato reakcijos metu susidaranti uretano grandinė vadinama kietuoju segmentu, kuris turi ir standžių, ir kietų savybių. Koreguojant A ir B segmentų santykį, gaminami skirtingų fizikinių ir mechaninių savybių TPU gaminiai.

Pagal minkšto segmento struktūrą jis gali būti suskirstytas į poliesterio tipą, polieterio tipą ir butadieno tipą, kuriuose atitinkamai yra esterio grupė, eterio grupė arba buteno grupė. Pagal kietojo segmento struktūrą jis gali būti suskirstytas į uretano tipą ir uretano karbamido tipą, kurie atitinkamai gaunami iš etilenglikolio grandinės ilgintuvų arba diamino grandinės ilgintuvų. Bendra klasifikacija skirstoma į poliesterio tipą ir polieterio tipą.

Kokios yra TPU sintezės žaliavos?

(1) Polimero diolis

Makromolekulinis diolis, kurio molekulinė masė svyruoja nuo 500 iki 4000, ir dvifunkcinės grupės, kurių TPU elastomere yra nuo 50 % iki 80 %, vaidina lemiamą vaidmenį fizinėse ir cheminėse TPU savybėse.

TPU elastomerui tinkamas polimeras Diol gali būti skirstomas į poliesterį ir polieterį: poliesteris apima politetrametileną Adipo rūgšties glikolis (PBA) ε PCL, PHC; Polieteriai apima polioksipropileno eterio glikolį (PPG), tetrahidrofurano polieterio glikolį (PTMG) ir kt.

(2) Diizocianatas

Molekulinė masė yra maža, tačiau funkcija yra puiki, o tai ne tik atlieka minkštojo ir kietojo segmento sujungimo vaidmenį, bet ir suteikia TPU įvairiomis geromis fizinėmis ir mechaninėmis savybėmis. TPU naudojami diizocianatai: metileno difenilo diizocianatas (MDI), metileno bis (-4-cikloheksilo izocianatas) (HMDI), p-fenildiizocianatas (PPDI), 1,5-naftaleno diizocianatas (NDI), p-fenildimetilas (diizocianatas). PXDI) ir kt.

(3) Grandinės ilgintuvas

Grandinės ilgintuvas, kurio molekulinė masė yra 100–350, priklausanti mažos molekulinės masės dioliui, mažos molekulinės masės, atviros grandinės struktūros ir jokios pakaitų grupės, padeda gauti didelį TPU kietumą ir didelį skaliarinį svorį. TPU tinkami grandinės ilgintuvai yra 1,4-butandiolis (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzenas (HQEE), 1,4-cikloheksandimetanolis (CHDM), p-fenildimetilglikolis (PXG) ir kt.

TPU kaip grūdinimo priemonės modifikavimas

Siekiant sumažinti gaminio sąnaudas ir gauti papildomų eksploatacinių savybių, poliuretano termoplastiniai elastomerai gali būti naudojami kaip dažniausiai naudojamos grūdinimo priemonės įvairioms termoplastinėms ir modifikuotoms gumos medžiagoms grūdinti.

Dėl didelio poliškumo poliuretanas gali būti suderinamas su poliarinėmis dervomis arba gumomis, pvz., chloruotu polietilenu (CPE), kuris gali būti naudojamas medicinos gaminiams gaminti; Maišymas su ABS gali pakeisti inžinerinį termoplastiką naudojimui; Kai naudojamas kartu su polikarbonatu (PC), jis pasižymi tokiomis savybėmis kaip atsparumas alyvai, degalams ir smūgiams, todėl gali būti naudojamas automobilių kėbulams gaminti; Sujungus su poliesteriu, galima pagerinti jo kietumą; Be to, jis gali būti gerai suderinamas su PVC, polioksimetilenu arba PVDC; Poliesterio poliuretanas gali būti gerai suderinamas su 15% nitrilo gumos arba 40% nitrilo gumos/PVC mišiniu; Polieterio poliuretanas taip pat gali būti gerai suderinamas su 40 % nitrilo gumos/polivinilchlorido mišinio klijais; Jis taip pat gali būti suderinamas su akrilnitrilo stireno (SAN) kopolimerais; Su reaktyviais polisiloksanais jis gali sudaryti sąveikaujančių tinklų (IPN) struktūras. Didžioji dauguma minėtų mišrių klijų jau yra oficialiai pagaminti.

Pastaraisiais metais Kinijoje vis daugiau atliekama TPU POM grūdinimo tyrimų. TPU ir POM sumaišymas ne tik pagerina TPU atsparumą aukštai temperatūrai ir mechanines savybes, bet ir žymiai sustiprina POM. Kai kurie tyrėjai įrodė, kad atliekant tempimo lūžių bandymus, lyginant su POM matrica, POM lydinys su TPU perėjo nuo trapiojo lūžio į plastišką lūžį. Pridėjus TPU, POM taip pat suteikia formos atminties našumą. Kristalinė POM sritis yra fiksuota formos atminties lydinio fazė, o amorfinė amorfinio TPU ir POM sritis yra grįžtamoji fazė. Kai atkūrimo reakcijos temperatūra yra 165 ℃, o atsigavimo laikas yra 120 sekundžių, lydinio regeneravimo greitis siekia daugiau nei 95%, o atkūrimo efektas yra geriausias.

TPU sunku suderinti su nepolinėmis polimerinėmis medžiagomis, tokiomis kaip polietilenas, polipropilenas, etileno propileno guma, butadieno kaučiukas, izopreno kaučiukas arba gumos atliekų milteliais, todėl jis negali būti naudojamas gero našumo kompozitams gaminti. Todėl pastariesiems dažnai naudojami paviršiaus apdorojimo metodai, tokie kaip plazma, korona, šlapioji chemija, gruntas, liepsna ar reaktyviosios dujos. Pavyzdžiui, American Air Products and Chemicals Company atliko F2/O2 aktyviųjų dujų paviršiaus apdorojimą itin didelės molekulinės masės smulkių polietileno miltelių, kurių molekulinė masė yra 3–5 mln., ir pridėjo prie poliuretano elastomero santykiu 10. %, o tai gali žymiai pagerinti jo lenkimo modulį, atsparumą tempimui ir atsparumą dilimui. F2/O2 aktyviųjų dujų paviršiaus apdorojimas taip pat gali būti taikomas kryptingai pailgiems trumpiems pluoštams, kurių ilgis yra 6–35 mm, o tai gali pagerinti kompozicinės medžiagos standumą ir atsparumą plyšimui.

Kokios yra TPU taikymo sritys?

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 prekių ženklų ir kiekvienas prekės ženklas turi keletą produktų serijų. Šiuo metu pagrindiniai TPU žaliavų gamintojai pasaulyje yra: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding ir kt.

Kaip puikus elastomeras, TPU turi platų vartotojų produktų asortimentą, kuris plačiai naudojamas kasdienėms reikmėms, sporto prekėms, žaislams, dekoratyvinėms medžiagoms ir kitose srityse. Žemiau pateikiami keli pavyzdžiai.

① Batų medžiagos

Dėl puikaus elastingumo ir atsparumo dilimui TPU daugiausia naudojamas batų medžiagoms. Avalynės gaminiai, kurių sudėtyje yra TPU, yra daug patogesni dėvėti nei įprasti avalynė, todėl jie plačiau naudojami aukščiausios klasės avalynės gaminiuose, ypač kai kuriuose sportiniuose ir laisvalaikio batuose.

② Žarnos

Dėl savo minkštumo, gero atsparumo tempimui, atsparumo smūgiams ir atsparumo aukštai ir žemai temperatūrai, TPU žarnos plačiai naudojamos Kinijoje kaip dujų ir alyvos žarnos mechaninei įrangai, tokiai kaip orlaiviai, cisternos, automobiliai, motociklai ir staklės.

③ Kabelis

TPU užtikrina atsparumą plyšimui, atsparumą dilimui ir lenkimo charakteristikas, o atsparumas aukštai ir žemai temperatūrai yra kabelio veikimo raktas. Taigi Kinijos rinkoje pažangūs kabeliai, tokie kaip valdymo kabeliai ir maitinimo kabeliai, naudoja TPU, kad apsaugotų sudėtingų kabelių konstrukcijų dangos medžiagas, o jų taikymas vis labiau plinta.

④ Medicinos prietaisai

TPU yra saugi, stabili ir kokybiška PVC pakaitinė medžiaga, kurioje nebus ftalatų ir kitų cheminių kenksmingų medžiagų, ji migruos į kraują ar kitus skysčius medicininiame kateteryje ar medicininiame maišelyje, sukeldama šalutinį poveikį. Be to, specialiai sukurtą ekstruzijos ir įpurškimo klasės TPU galima lengvai naudoti, šiek tiek derinant esamą PVC įrangą.

⑤ Transporto priemonės ir kitos transporto priemonės

Išspaudus ir padengus abi nailoninio audinio puses poliuretano termoplastiniu elastomeru, galima pagaminti pripučiamus kovos puolimo plaustus ir žvalgybinius plaustus, kuriuose telpa 3-15 žmonių, kurių našumas yra daug geresnis nei vulkanizuotos gumos pripučiami plaustai; Stiklo pluoštu sutvirtintas poliuretano termoplastinis elastomeras gali būti naudojamas gaminant kėbulo komponentus, pvz., išlietas dalis iš abiejų paties automobilio pusių, durelių apvalkalus, buferius, antifrikcines juostas ir groteles.