Syntese, prosessering, ytelse og anvendelse av TPU-materialer

TPU (termoplastisk polyuretan)er en type polyuretan som kan mykgjøres ved oppvarming og kan løses opp med løsemidler. Sammenlignet med polyuretan av blandingstype og støpetype har termoplastisk polyuretan ingen eller liten kjemisk tverrbinding i kjemisk struktur, og molekylene er i utgangspunktet lineære, men det er en viss grad av fysisk utveksling.
Konseptet med såkalt fysisk utveksling, først foreslått av Schollenberger CS i 1958, refererer til eksistensen av reversible «forbindelsespunkter» mellom lineære polyuretanmolekylkjeder når de utsettes for varme eller løsemidler. Det er egentlig ikke en kjemisk tverrbinding. Men det fungerer som en kjemisk tverrbinding. Som et resultat av denne fysiske tverrbindingen danner polyuretanen en heterogen morfologisk strukturteori, og hydrogenbindingen i polyuretanen styrker morfologien og gjør den motstandsdyktig mot høyere fuktighet.

Hva er klassifiseringen av TPU?

Nå som vi vet hva TPU er, hva er klassifiseringene? I henhold til ulike klassifiseringsstandarder kan TPU ha mange forskjellige klassifiseringer.

For eksempel, i henhold til strukturen til det myke segmentet, kan det deles inn i polyestertype, polyetertype og butadientype, som inneholder henholdsvis estergruppe, etergruppe eller butengruppe. I henhold til strukturen til det harde segmentet kan det deles inn i uretantype og uretanureatype, som henholdsvis oppnås fra diolkjedeforlengere eller diaminkjedeforlengere. Den vanlige inndelingen er delt inn i polyestertype og polyetertype.
I henhold til tilstedeværelsen eller fraværet av tverrbinding kan den deles inn i ren termoplast og semitermoplast. Førstnevnte er en ren lineær struktur uten tverrbindinger; sistnevnte inneholder en liten mengde allofanat og andre tverrbindinger. I henhold til bruken av ferdige produkter kan den deles inn i spesialformede deler (forskjellige mekaniske deler), rør (kapper, stangprofiler), filmer (ark, ark), lim, belegg og fibre.

Hvordan syntetiseres TPU

Selv om det finnes mange klassifiseringer av TPU, tilhører de alle polyuretan når det gjelder molekylær struktur. Så hvordan ble det til? I henhold til forskjellige synteseprosesser er det hovedsakelig delt inn i bulkpolymerisasjon og løsningspolymerisasjon.

I bulkpolymerisasjon kan den deles inn i prepolymerisasjonsmetode og ett-trinnsmetode i henhold til om det er prereaksjon: prepolymerisasjonsmetoden er å reagere diisocyanat med makromolekylær diol i en viss tidsperiode, og deretter tilsette kjedeforlengelse for å produsere TPU; Molekylære dioler, diisoestere og kjedeforlengere blandes samtidig og reageres for å danne TPU.
Løsningspolymerisasjon innebærer å først løse opp diisocyanat i løsningsmiddelet, deretter tilsette makromolekylær diol for å få det til å reagere i en viss tidsperiode, og til slutt tilsette kjedeforlenger for å generere TPU.
Type mykt segment, molekylvekt, innhold av harde segmenter eller myke segmenter og TPU-aggregeringstilstanden til TPU vil påvirke tettheten til TPU. Tettheten er mellom 1.10 og 1.25, som ikke er vesentlig forskjellig fra andre gummier og plasttyper. Ved samme hardhet er tettheten til polyeter-TPU lavere enn for polyester-TPU.

Hvordan behandles TPU

TPU-harpiks må bearbeides for å lage ferdige produkter, og TPU bearbeides hovedsakelig ved smeltemetoden og løsningsmetoden. Dens molekylære struktur er en stiv blokk oppnådd ved å reagere difenylmetandiisocyanat (MDI) eller toluendiisocyanat (TDI) med en kjedeforlenger og diisocyanat som difenylmetandiisocyanat (MDI) eller toluendiisocyanat (TDI). Molekyler og makromolekylære polyoler reagerer vekselvis for å danne fleksible segmenter.

Smelteprosessering er en prosess som ofte brukes i plastindustrien: for eksempel blanding, kalandrering, ekstrudering, blåsestøping og støping (inkludert injeksjon, kompresjon, overføring og sentrifugering osv.). Løsningsprosessering er oppløsning av pellets i løsemidler eller direkte polymerisering i løsemidler. Etter at en løsning er laget, utføres belegging, spinning osv.
TPU lages til sluttproduktet, som vanligvis ikke krever vulkanisering og tverrbindingsreaksjon, noe som kan forkorte produksjonssyklusen, og avfallsmaterialer kan resirkuleres og gjenbrukes.

TPU-ytelse

I likhet med støpt polyuretan (flytende) og blandet polyuretan (fast), har TPU høy modulus, høy styrke, høy forlengelse og høy elastisitet, utmerket slitestyrke, oljebestandighet, lav temperaturbestandighet og aldringsbestandighet. Blant disse er høy strekkfasthet, høy forlengelse og lav langtidskompresjonsdeformasjon alle betydelige fordeler med TPU.

1. Høy strekkfasthet og høy forlengelse
TPU har utmerket strekkfasthet og forlengelse. Fra dataene i figuren nedenfor kan vi se at strekkfastheten og forlengelsen til polyeter-TPU er mye bedre enn for polyvinylkloridplast og -gummi.

I tillegg kan TPU oppfylle kravene i næringsmiddelindustrien uten å tilsette eller tilsette få tilsetningsstoffer i prosesseringsprosessen, noe som er vanskelig for andre materialer som PVC og gummi.

2. Motstandskraft er svært følsom for temperatur
Elastisiteten til TPU refererer til graden av rask gjenoppretting til sin opprinnelige form etter at deformasjonsspenningen er frigjort, som uttrykkes ved gjenopprettingsenergi, det vil si forholdet mellom deformasjonsretraksjonsarbeidet og arbeidet som kreves for deformasjon. Det er en funksjon av elastomerens dynamiske modul og indre friksjon, og er svært følsom for temperatur.

Tilbakeslagsevnen avtar med temperaturen synker, og inntil en viss temperatur øker elastisiteten raskt igjen. Denne temperaturen er krystallisasjonstemperaturen til det myke segmentet, som avhenger av strukturen til den makromolekylære diolen, og polyeter-TPU er lavere enn polyester-TPU. Ved temperaturer under krystallisasjonstemperaturen blir elastomeren veldig hard og mister sin elastisitet, derfor er tilbakeslag likt tilbakeslag fra en hard metalloverflate.

3. Hardhetsområdet er Shore A60~D80
Hardhet er en indikator på et materiales evne til å motstå deformasjon, hakk og riper.
Hardheten til TPU kan justeres ved å justere forholdet mellom myke og harde kjedesegmenter. Derfor har TPU et relativt bredt hardhetsområde. Hardheten varierer fra Shore A60 til D80, og spenner over hardheten til gummi og plast, og har et bredt hardhetsområde i hele hardhetsområdet. Høy elastisitet.
Med endringen i hardhet vil noen egenskaper ved TPU endres. Hvis for eksempel hardheten til TPU økes, vil det være ytelsesendringer som økt strekkmodul og rivestyrke, økt stivhet og trykkspenning (lastkapasitet), redusert forlengelse, økt tetthet og dynamisk varmeutvikling, og økt miljømotstand.

Bruksfelt for TPU

TPU ble først kommersialisert med suksess av American Goodrich Chemical Company (nå Lubrizol) i 1958, og har siden blitt forsket på og utvidet over hele verden. For tiden inkluderer produsenter av TPU-råvarer hovedsakelig BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical og så videre.
Som en elastomer med utmerket ytelse finnes det et bredt spekter av nedstrømsprodukter i TPU, og det er mye brukt i dagligvarer, sportsutstyr, leker, dekorative materialer og andre felt. Her er noen eksempler.
1. Skomateriale
TPU brukes i skomaterialer hovedsakelig på grunn av sin utmerkede elastisitet og slitestyrke. TPU-holdige sko har mye bedre komfort enn vanlige sko, så de er mye brukt i eksklusive sko, spesielt noen sportssko og fritidssko.


2. Slange
Fordi TPU-slangen har mykhet, god strekkfasthet, slagfasthet og høy og lav temperaturbestandighet, er TPU-slangen mye brukt i Kina for gass- og oljetransport av fly, tanker, biler, motorsykler, maskinverktøy og annet mekanisk utstyr.



3. Kabel
TPU gir rivemotstand, slitestyrke og bøyningsegenskaper, og motstand mot høy og lav temperatur er nøkkelen til kabelens ytelse. Derfor brukes TPU i det kinesiske markedet for avanserte kabler, som kontrollkabler og strømkabler, for å beskytte beleggmaterialene til kabler med komplekse design, og bruksområdene blir stadig mer omfattende.



4. Medisinsk utstyr
TPU er et trygt, stabilt og høykvalitetsalternativ til PVC. Det inneholder ikke skadelige kjemiske stoffer som ftalater, og vil migrere til blod eller andre væsker i medisinske katetre eller medisinske poser og forårsake bivirkninger. TPU av ekstruderings- og injeksjonskvalitet kan enkelt brukes med litt justering i eksisterende PVC-utstyr.