Синтеза, обработка, перформанси и примена на TPU материјали

TPU (термопластичен полиуретан)е вид на полиуретан кој може да се пластифицира со загревање и може да се раствори во растворувачи. Во споредба со полиуретанот од типот на мешање и од типот на леење, термопластичниот полиуретан нема или има малку хемиско вкрстено поврзување во хемиската структура, а неговите молекули се во основа линеарни, но постои одредена количина на физичка размена.
Концептот на таканаречена физичка размена, првпат предложен од Шоленбергер ЦС во 1958 година, се однесува на постоењето на реверзибилни „точки на поврзување“ помеѓу линеарните молекуларни ланци на полиуретан кога се изложени на топлина или растворувачи. Всушност, тоа не е хемиска вкрстена врска. Но, делува како хемиска вкрстена врска. Како резултат на ова физичко вкрстено поврзување, полиуретанот формира хетерогена морфолошка структурна теорија, а водородната врска на полиуретанот ја зајакнува неговата морфологија и го прави отпорен на поголема влажност.

Која е класификацијата на TPU?

Сега кога знаеме што е TPU, кои се неговите класификации? Според различните стандарди за класификација, TPU може да има многу различни класификации.

На пример, според структурата на мекиот сегмент, може да се подели на полиестерски тип, полиетерски тип и бутадиенски тип, кои содржат естерска група, етерска група или бутенска група, соодветно. Според структурата на тврдиот сегмент, може да се подели на уретански тип и уретански тип на уреа, кои се добиваат од продолжувачи на диолски синџири или продолжувачи на диамински синџири, соодветно. Вообичаената поделба е поделена на полиестерски тип и полиетерски тип.
Според присуството или отсуството на вкрстено поврзување, може да се подели на чисто термопластично и полутермопластично. Првото е чиста линеарна структура без вкрстено поврзување; второто содржи мала количина на алофанат и други вкрстено поврзување. Според употребата на готовите производи, може да се подели на делови со посебно облик (различни механички делови), цевки (обвивки, профили на прачки), филмови (листови, плочи), лепила, премази и влакна.

Како се синтетизира TPU

Иако постојат многу класификации на TPU, сите тие припаѓаат на полиуретан во однос на молекуларната структура. Па, како се составил? Според различните процеси на синтеза, тој главно се дели на полимеризација во голем обем и полимеризација во раствор.

Кај масовната полимеризација, може да се подели на метод на претходна полимеризација и метод во еден чекор, во зависност од тоа дали постои претходна реакција: методот на претходна полимеризација се состои во реакција на диизоцијанат со макромолекуларен диол за одреден временски период, а потоа се додава продолжување на ланецот за да се добие TPU; молекуларните диоли, диизоестрите и продолжувачите на ланецот се мешаат истовремено и реагираат за да се формира TPU.
Полимеризацијата на растворот е прво да се раствори диизоцијанат во растворувач, потоа да се додаде макромолекуларен диол за да се реагира одреден временски период и конечно да се додаде продолжувач на синџирот за да се генерира TPU.
Видот на мекиот сегмент, молекуларната тежина, содржината на тврдиот сегмент или мекиот сегмент и состојбата на агрегација на TPU ќе влијаат на густината на TPU. Густината е помеѓу 1.10 и 1.25, што не е значително различно од другите гуми и пластики. При иста тврдост, густината на полиетерски TPU е помала од онаа на полиестерски TPU.

Како се обработува TPU

TPU смолата треба да се преработи за да се направат готови производи, а TPU главно се преработува со метод на топење и метод на раствор. Неговата молекуларна структура е крут блок добиен со реакција на дифенилметан диизоцијанат (MDI) или толуен диизоцијанат (TDI) со продолжувач на синџирот и диизоцијанат како што е дифенилметан диизоцијанат (MDI) или толуен диизоцијанат (TDI). Молекулите и макромолекуларните полиоли наизменично реагираат за да формираат флексибилни сегменти.

Преработката со топење е процес кој најчесто се користи во индустријата за пластика: како што се мешање, валанжирање, екструдирање, дување и обликување (вклучувајќи инјектирање, компресија, трансфер и центрифугирање итн.) Преработката во раствор е растворање на пелети во растворувачи или директна полимеризација во растворувачи. По подготовката на растворот, се извршуваат премачкување, предење итн.
TPU се претвора во финален производ, кој генерално не бара вулканизација и реакција на вкрстено поврзување, што може да го скрати производствениот циклус, а отпадните материјали може да се рециклираат и повторно да се користат.

Перформанси на TPU

Како леан полиуретан (течен) и мешан полиуретан (цврст), TPU има висок модул на еластичност, висока цврстина, високо издолжување и висока еластичност, одлична отпорност на абење, отпорност на масло, отпорност на ниски температури и отпорност на стареење. Меѓу нив, високата затегнувачка цврстина, високото издолжување и ниското долгорочно стврднување на компресија се значајни предности на TPU.

1. Висока затегнувачка цврстина и високо издолжување
TPU има одлична затегнувачка цврстина и издолжување. Од податоците на сликата подолу, можеме да видиме дека затегнувачката цврстина и издолжувањето на полиетер TPU се многу подобри од оние на поливинил хлорид пластиката и гумата.

Покрај тоа, TPU може да ги задоволи барањата на прехранбената индустрија без додавање или додавање малку адитиви во процесот на обработка, што е тешко за други материјали како што се PVC и гума.

2. Отпорноста е многу чувствителна на температура
Отпорноста на TPU се однесува на степенот на брзо враќање во првобитната форма по ослободувањето на деформацискиот стрес, што се изразува со енергија на враќање, односно односот на работата на повлекување на деформацијата кон работата потребна за деформација. Таа е функција на динамичкиот модул и внатрешното триење на еластомерот и е многу чувствителна на температура.

Повлекувањето се намалува со намалувањето на температурата, сè додека не се достигне одредена температура, еластичноста повторно брзо се зголемува. Оваа температура е температурата на кристализација на мекиот сегмент, која зависи од структурата на макромолекуларниот диол, а полиетерски TPU е пониска од полиестерскиот TPU. На температури под температурата на кристализација, еластомерот станува многу тврд и ја губи својата еластичност, затоа, отскокот е сличен на отскокнување од тврда метална површина.

3. Опсегот на тврдост е Shore A60~D80
Тврдината е показател за способноста на материјалот да се спротивстави на деформација, гребнатини и засеци.
Тврдоста на TPU може да се прилагоди со прилагодување на односот на меките и тврдите сегменти на ланецот. Затоа, TPU има релативно широк опсег на тврдост. Неговата тврдост се движи од Shore A60 до D80, опфаќајќи ја тврдоста на гумата и пластиката, и има широк опсег на тврдост во целиот опсег на тврдост. Висока еластичност.
Со промената на тврдоста, некои својства на TPU ќе се променат. На пример, ако тврдоста на TPU се зголеми, ќе има промени во перформансите како што се зголемен модул на затегнување и отпорност на кинење, зголемена цврстина и компресивен стрес (капацитет на оптоварување), намалено издолжување, зголемена густина и динамичко производство на топлина и зголемена отпорност на околината.

Област на примена на TPU

TPU за прв пат беше успешно комерцијализиран од страна на Американската хемиска компанија „Гудрич“ (сега Лубризол) во 1958 година, а оттогаш е истражуван и проширен низ целиот свет. Во моментов, производителите на суровини од TPU главно вклучуваат BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical и така натаму.
Како еластомер со одлични перформанси, TPU има широк спектар на производи и е широко користен во секојдневните потреби, спортска опрема, играчки, декоративни материјали и други области. Еве неколку примери.
1. Материјал на обувките
TPU се користи во материјалите за обувки главно поради неговата одлична еластичност и отпорност на абење. Производите за обувки што содржат TPU се многу подобри во однос на удобноста при носење од обичните производи за обувки, па затоа се широко користени во луксузни производи за обувки, особено во некои спортски обувки и обични чевли.


2. Црево
Бидејќи TPU цревото има мекост, добра затегнувачка цврстина, отпорност на удар и отпорност на високи и ниски температури, TPU цревото е широко користено во Кина за транспорт на гас и нафта од авиони, тенкови, автомобили, мотоцикли, машински алати и други црева од механичка опрема.



3. Кабел
TPU обезбедува отпорност на кинење, отпорност на абење и карактеристики на свиткување, а отпорноста на високи и ниски температури е клучна за перформансите на каблите. Затоа, на кинескиот пазар, TPU за врвни кабли, како што се контролни кабли и енергетски кабли, се користи за заштита на материјалите за обложување на кабли со сложен дизајн, а неговата употреба станува сè пообемна.



4. Медицинска опрема
TPU е безбедна, стабилна и висококвалитетна алтернатива на PVC. Нема да содржи штетни хемиски супстанции како што е фталатот и ќе мигрира во крвта или други течности во медицинските катетри или медицинските торби, предизвикувајќи несакани ефекти. TPU со степен на екструзија и степен на инјектирање може лесно да се користи со мало прилагодување на постојната PVC опрема.