1958. aastal registreeris Goodrich Chemical Company (nüüdseks ümbernimetatud Lubrizol) esmakordselt TPU kaubamärgi Estane. Viimase 40 aasta jooksul on maailmas olnud üle 20 kaubamärgi ja igal kaubamärgil on mitu tootesarja. Praegu on TPU tooraine tootjate hulgas peamiselt BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical jne.
1. TPU kategooria
Pehme segmendi struktuuri järgi saab selle jagada polüester-, polüeeter- ja butadieenitüüpi, mis sisaldavad vastavalt ester-, eeter- või buteenrühma.
Kõva segmendi struktuuri järgi saab selle jagada uretaan- ja uretaankarbamiidtüüpi, mis on vastavalt saadud etüleenglükooli ahela pikendajatest või diamiinahela pikendajatest. Üldine klassifikatsioon jaguneb polüester- ja polüeetertüüpi.
Ristsidemete olemasolu või puudumise järgi saab selle jagada puhtaks termoplastiks ja pooltermoplastseks.
Esimesel on puhas lineaarne struktuur ja puuduvad ristseotud sidemed; viimane sisaldab väikest kogust ristseotud sidemeid, näiteks allofaanhappe estrit.
Valmistoodete kasutusotstarbe järgi saab neid jagada profiildetailideks (erinevad masinaelemendid), torudeks (kestad, latid), kiledeks (lehed, õhukesed plaadid), liimideks, kateteks, kiududeks jne.
2. TPU süntees
TPU kuulub molekulaarstruktuuri poolest polüuretaani hulka. Kuidas see siis agregaadiks sai?
Erinevate sünteesiprotsesside kohaselt jaguneb see peamiselt lahtiseks polümerisatsiooniks ja lahuse polümerisatsiooniks.
Masspolümerisatsioonis saab selle jagada ka eelpolümerisatsioonimeetodiks ja üheastmeliseks meetodiks, mis põhinevad eelreaktsiooni olemasolul või puudumisel:
Eelpolümerisatsiooni meetod hõlmab diisotsüanaadi reageerimist makromolekulaarsete dioolidega teatud aja jooksul enne ahela pikendamist TPU saamiseks;
Üheastmeline meetod hõlmab makromolekulaarsete dioolide, diisotsüanaatide ja ahela pikendajate samaaegset segamist ja reageerimist TPU moodustamiseks.
Lahuspolümerisatsioon hõlmab esmalt diisotsüanaadi lahustamist lahustis, seejärel makromolekulaarsete dioolide lisamist teatud aja jooksul reageerimiseks ja lõpuks ahela pikendajate lisamist TPU saamiseks.
TPU pehme segmendi tüüp, molekulmass, kõva või pehme segmendi sisaldus ja TPU agregatsiooniaste võivad mõjutada TPU tihedust, mille tihedus on umbes 1,10–1,25, ja võrreldes teiste kummide ja plastidega pole olulist erinevust.
Sama kõvaduse juures on polüeetri tüüpi TPU tihedus madalam kui polüester tüüpi TPU-l.
3. TPU töötlemine
TPU osakeste lõpptoote moodustamiseks on vaja mitmesuguseid protsesse, peamiselt TPU töötlemiseks kasutatakse sulatamis- ja lahustamismeetodeid.
Sulatusprotsess on plasttööstuses levinud protsess, näiteks segamine, valtsimine, ekstrusioon, puhumisvormimine ja vormimine;
Lahuse töötlemine on lahuse valmistamise protsess osakeste lahustamise või nende otsese polümeriseerimise teel lahustis ning seejärel katmise, ketramise jms teel.
TPU-st valmistatud lõpptoode ei vaja üldiselt vulkaniseerimis-ristseostamisreaktsiooni, mis võib lühendada tootmistsüklit ja taaskasutada jäätmematerjale.
4. TPU jõudlus
TPU-l on kõrge elastsusmoodul, kõrge tugevus, kõrge venivus ja elastsus, suurepärane kulumiskindlus, õlikindlus, madal temperatuuritaluvus ja vananemiskindlus.
TPU olulised eelised on kõrge tõmbetugevus, suur venivus ja madal pikaajaline kokkusurumise püsivdeformatsiooni määr.
XiaoU käsitleb peamiselt TPU mehaanilisi omadusi, näiteks tõmbetugevust ja venivust, vastupidavust, kõvadust jne.
Suur tõmbetugevus ja suur venivus
TPU-l on suurepärane tõmbetugevus ja venivus. Alloleval joonisel olevatest andmetest näeme, et polüeeter-tüüpi TPU tõmbetugevus ja venivus on palju paremad kui polüvinüülkloriidplastil ja -kummil.
Lisaks sellele suudab TPU täita toiduainetööstuse nõudeid, lisades töötlemise ajal vähe või üldse mitte lisaaineid, mida on keeruline saavutada ka teiste materjalide, näiteks PVC ja kummi puhul.
Vastupidavus on temperatuurile väga tundlik
TPU vastupidavus viitab sellele, kui kiiresti see pärast deformatsioonipinge leevendamist oma algsele olekule taastub, väljendatuna taastumisenergiana, mis on deformatsiooni-tagasitõmbumistöö ja deformatsiooni tekitamiseks vajaliku töö suhe. See on elastse keha dünaamilise mooduli ja sisemise hõõrdumise funktsioon ning väga tundlik temperatuuri suhtes.
Tagasilöök väheneb temperatuuri langedes kuni teatud temperatuurini ja elastsus suureneb taas kiiresti. See temperatuur on pehme segmendi kristallisatsioonitemperatuur, mille määrab makromolekulaarse diooli struktuur. Polüeetritüüpi TPU on madalam kui polüestertüüpi TPU. Kristallisatsioonitemperatuurist madalamal temperatuuril muutub elastomeer väga kõvaks ja kaotab oma elastsuse. Seetõttu on elastsus sarnane kõva metalli pinnalt tagasilöögiga.
Kõvadusvahemik on Shore'i kõvadus A60–D80
Kõvadus on näitaja materjali võimest vastu pidada deformatsioonile, kriimustustele ja kulumisele.
TPU kõvadust mõõdetakse tavaliselt Shore'i A ja Shore'i D kõvadustesti abil, kusjuures Shore'i A kasutatakse pehmemate TPU-de ja Shore'i D kõvemate TPU-de jaoks.
TPU kõvadust saab reguleerida pehmete ja kõvade ketisegmentide osakaalu muutmisega. Seetõttu on TPU-l suhteliselt lai kõvadusvahemik, mis ulatub Shore'i kõvaduskraadidest A60–D80, hõlmates nii kummi kui ka plasti kõvadust, ning sellel on kõrge elastsus kogu kõvadusvahemikus.
Kõvaduse muutudes võivad mõned TPU omadused muutuda. Näiteks TPU kõvaduse suurendamine toob kaasa muutusi jõudluses, nagu suurenenud tõmbemoodul ja rebenemistugevus, suurenenud jäikus ja survepinge (kandevõime), vähenenud venivus, suurenenud tihedus ja dünaamiline soojuse teke ning suurenenud keskkonnakindlus.
5. TPU pealekandmine
Suurepärase elastomeerina on TPU-l lai valik allavoolu tootesuundi ja seda kasutatakse laialdaselt igapäevastes tarbekaupades, spordikaupades, mänguasjades, dekoratiivmaterjalides ja muudes valdkondades.
Kingamaterjalid
TPU-d kasutatakse peamiselt jalatsimaterjalide valmistamiseks tänu selle suurepärasele elastsusele ja kulumiskindlusele. TPU-d sisaldavad jalatsid on palju mugavamad kanda kui tavalised jalatsid, seega kasutatakse neid laialdasemalt kallimates jalatsites, eriti mõnedes spordijalatsites ja vabaajajalatsites.
voolik
Tänu oma pehmusele, heale tõmbetugevusele, löögikindlusele ning vastupidavusele kõrgetele ja madalatele temperatuuridele kasutatakse TPU voolikuid Hiinas laialdaselt gaasi- ja õlivoolikutena mehaaniliste seadmete, näiteks lennukite, paakide, autode, mootorrataste ja tööpinkide jaoks.
kaabel
TPU pakub rebenemiskindlust, kulumiskindlust ja paindekindlust, kusjuures kõrge ja madala temperatuuritaluvus on kaabli jõudluse võti. Seega kasutatakse Hiina turul keerukate kaablite, näiteks juhtkaablite ja toitekaablite kattematerjalide kaitsmiseks TPU-sid ning nende rakendused muutuvad üha laialdasemaks.
Meditsiiniseadmed
TPU on ohutu, stabiilne ja kvaliteetne PVC asendusmaterjal, mis ei sisalda ftalaate ega muid keemilisi kahjulikke aineid ning võib meditsiinilises kateetris või meditsiinikotis verre või muudesse vedelikesse sattuda, põhjustades kõrvaltoimeid. See on ka spetsiaalselt väljatöötatud ekstrusiooni- ja süstimiskvaliteediga TPU.
film
TPU-kile on õhuke kile, mis on valmistatud TPU granuleeritud materjalist spetsiaalsete protsesside abil, nagu valtsimine, valamine, puhumine ja katmine. Tänu oma suurele tugevusele, kulumiskindlusele, heale elastsusele ja ilmastikukindlusele kasutatakse TPU-kilesid laialdaselt tööstuses, jalatsimaterjalides, rõivaste paigaldamisel, autotööstuses, keemia-, elektroonika-, meditsiini- ja muudes valdkondades.
Postituse aeg: 05.02.2020