Mis on termoplastne polüuretaanelastomeer?

Mis on termoplastne polüuretaanelastomeer?

Polüuretaanelastomeer on mitmesugused polüuretaani sünteetilised materjalid (teised sordid viitavad polüuretaanvahule, polüuretaanliimile, polüuretaankattele ja polüuretaankiule) ning termoplastne polüuretaanelastomeer on üks kolmest polüuretaanelastomeeri tüübist, inimesed viitavad sellele tavaliselt kui TPU. muud kaks peamist polüuretaanelastomeeride tüüpi on valatud polüuretaanelastomeerid (lühendatult CPU) ja segatud polüuretaanelastomeerid (lühendatult MPU).

TPU on teatud tüüpi polüuretaanelastomeer, mida saab kuumutamisel plastifitseerida ja lahustis lahustada. Võrreldes CPU ja MPU-ga on TPU keemilises struktuuris vähe või üldse mitte keemilist ristsidumist. Selle molekulaarne ahel on põhimõtteliselt lineaarne, kuid seal on teatud määral füüsilist ristsidumist. See on termoplastne polüuretaanelastomeer, mis on struktuurilt väga iseloomulik.

TPU struktuur ja klassifikatsioon

Termoplastne polüuretaanelastomeer on (AB) plokkline lineaarne polümeer. A tähistab suure molekulmassiga polümeerpolüooli (ester või polüeeter, molekulmass 1000-6000), mida nimetatakse pika ahelaga; B tähistab diooli, mis sisaldab 2–12 sirge ahelaga süsinikuaatomit, mida nimetatakse lühikeseks ahelaks.

Termoplastse polüuretaanelastomeeri struktuuris nimetatakse segmenti A pehmeks segmendiks, millel on paindlikkuse ja pehmuse omadused, mistõttu TPU on venitatav; B-segmendi ja isotsüanaadi vahelise reaktsiooni tulemusena tekkivat uretaanahelat nimetatakse kõvaks segmendiks, millel on nii jäigad kui ka kõvad omadused. A- ja B-segmentide vahekorda reguleerides valmistatakse erinevate füüsikaliste ja mehaaniliste omadustega TPU-tooteid.

Pehme segmendi struktuuri järgi võib selle jagada polüester-, polüeetri- ja butadieenitüübiks, mis sisaldavad vastavalt estrirühma, eetrirühma või buteenirühma. Kõva segmendi struktuuri järgi võib selle jagada uretaan- ja uretaankarbamiiditüübiks, mis saadakse vastavalt etüleenglükooli ahela pikendajatest või diamiini ahela pikendajatest. Ühine klassifikatsioon jaguneb polüester- ja polüeetritüübiks.

Millised on TPU sünteesi toorained?

(1) Polümeerdiool

TPU füüsikalistes ja keemilistes omadustes mängib otsustavat rolli makromolekulaarne diool molekulmassiga 500–4000 ja bifunktsionaalsed rühmad, mille sisaldus TPU elastomeeris on 50–80%.

TPU elastomeeri jaoks sobiva polümeeri Diol võib jagada polüestriks ja polüeetriks: polüester sisaldab polütetrametüleen Adiphape glycol (PBA) ε PCL, PHC; Polüeetrite hulka kuuluvad polüoksüpropüleenglükool (PPG), tetrahüdrofuraanpolüeeterglükool (PTMG) jne.

(2) Diisotsüanaat

Molekulmass on väike, kuid funktsioon on silmapaistev, mis mitte ainult ei mängi pehme ja kõva segmendi ühendamise rolli, vaid annab TPU-le ka mitmesuguseid häid füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi. TPU puhul kasutatavad diisotsüanaadid on: metüleendifenüüldiisotsüanaat (MDI), metüleen-bis (-4-tsükloheksüülisotsüanaat) (HMDI), p-fenüüldiisotsüanaat (PPDI), 1,5-naftalendiisotsüanaat (NDI), p-fenüüldimetüüldiisotsüanaat (diisotsüanaat). PXDI) jne.

(3) Ketipikendus

Ahelpikendus, mille molekulmass on 100–350, mis kuulub väikese molekulmassiga diooli, väikese molekulmassiga, avatud ahela struktuuriga ja ilma asendusrühmata, soodustab TPU kõrge kõvaduse ja suure skalaarmassi saavutamist. TPU jaoks sobivad ahelapikendused hõlmavad 1,4-butaandiooli (BDO), 1,4-bis (2-hüdroksüetoksü)benseeni (HQEE), 1,4-tsükloheksaandimetanooli (CHDM), p-fenüüldimetüülglükooli (PXG) jne.

TPU muutmine karastusainena

Toote maksumuse vähendamiseks ja täiendava jõudluse saavutamiseks võib polüuretaanist termoplastseid elastomeere kasutada erinevate termoplastsete ja modifitseeritud kummimaterjalide karastamiseks tavaliselt kasutatavate karastusainetena.

Tänu oma kõrgele polaarsusele võib polüuretaan ühilduda polaarvaikude või kummidega, näiteks klooritud polüetüleeniga (CPE), mida saab kasutada meditsiinitoodete valmistamiseks; ABS-iga segamine võib asendada kasutamiseks tehnilisi termoplaste; Kui seda kasutatakse koos polükarbonaadiga (PC), on sellel sellised omadused nagu õlikindlus, kütusekindlus ja löögikindlus ning seda saab kasutada autokerede valmistamiseks; Polüestriga kombineerituna saab selle tugevust parandada; Lisaks võib see hästi ühilduda PVC, polüoksümetüleeniga või PVDC-ga; Polüesterpolüuretaan võib hästi ühilduda 15% nitriilkummi või 40% nitriilkummi/PVC seguga; Polüeeterpolüuretaan võib hästi ühilduda ka 40% nitriilkummi/polüvinüülkloriidi segu liimiga; See võib ühilduda ka akrüülnitriilstüreeni (SAN) kopolümeeridega; See võib moodustada reaktiivsete polüsiloksaanidega interpenetreerivaid võrgustruktuure (IPN). Valdav enamus ülalmainitud segaliimidest on juba ametlikult toodetud.

Viimastel aastatel on Hiinas tehtud üha rohkem uuringuid POM-i karmistamise kohta TPU poolt. TPU ja POM-i segamine mitte ainult ei paranda TPU vastupidavust kõrgele temperatuurile ja mehaanilisi omadusi, vaid tugevdab oluliselt ka POM-i. Mõned teadlased on näidanud, et tõmbemurdumise katsetes on TPU-ga POM-sulam võrreldes POM-maatriksiga muutunud rabedalt purunemiselt plastiliseks murdumiseks. TPU lisamine annab POM-ile ka kujumälu jõudluse. POM-i kristalne piirkond toimib kujumälusulami fikseeritud faasina, samas kui amorfse TPU ja POM-i amorfne piirkond toimib pöörduva faasina. Kui taastumisreaktsiooni temperatuur on 165 ℃ ja taastumisaeg 120 sekundit, ulatub sulami taastumismäär üle 95% ja taastumisefekt on parim.

TPU-d on raske ühilduda mittepolaarsete polümeermaterjalidega, nagu polüetüleen, polüpropüleen, etüleenpropüleenkummi, butadieenkummi, isopreenkummi või kummijäätmete pulbriga, ning seda ei saa kasutada hea jõudlusega komposiitide tootmiseks. Seetõttu kasutatakse viimaste jaoks sageli pinnatöötlusmeetodeid, nagu plasma, koroona, märgkeemia, krunt, leek või reaktiivgaas. Näiteks on American Air Products and Chemicals Company teostanud F2/O2 aktiivgaasi pinnatöötluse ülikõrge molekulmassiga polüetüleeni peenpulbril molekulmassiga 3-5 miljonit ning lisanud selle polüuretaanelastomeerile vahekorras 10 %, mis võib oluliselt parandada selle paindemoodulit, tõmbetugevust ja kulumiskindlust. Ja F2/O2 aktiivgaasi pinnatöötlust saab rakendada ka suunatud piklikele lühikestele kiududele pikkusega 6–35 mm, mis võib parandada komposiitmaterjali jäikust ja rebenemiskindlust.

Millised on TPU rakendusvaldkonnad?

1958. aastal registreeris Goodrich Chemical Company (nüüdse nimega Lubrizol) esimest korda TPU kaubamärgi Estane. Viimase 40 aasta jooksul on üle maailma olnud üle 20 kaubamärgi ja igal kaubamärgil on mitu tootesarja. Hetkel on peamised TPU toorainetootjad maailmas: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding jne.

Suurepärase elastomeerina on TPU-l lai valik tooteid, mida kasutatakse laialdaselt igapäevaste vajaduste, spordikaupade, mänguasjade, dekoratiivmaterjalide ja muudes valdkondades. Allpool on mõned näited.

① Kingade materjalid

TPU-d kasutatakse peamiselt kingamaterjalide jaoks tänu selle suurepärasele elastsusele ja kulumiskindlusele. TPU-d sisaldavaid jalatseid on palju mugavam kanda kui tavalisi jalatseid, mistõttu kasutatakse neid laiemalt kõrgekvaliteedilistes jalatsites, eriti osades spordijalatsites ja vabaajajalatsites.

② Voolikud

Tänu oma pehmusele, heale tõmbetugevusele, löögitugevusele ning vastupidavusele kõrgetele ja madalatele temperatuuridele kasutatakse TPU voolikuid Hiinas laialdaselt gaasi- ja õlivoolikutena mehaaniliste seadmete jaoks, nagu lennukid, tankid, autod, mootorrattad ja tööpingid.

③ kaabel

TPU tagab rebenemiskindluse, kulumiskindluse ja paindeomadused, kusjuures vastupidavus kõrgele ja madalale temperatuurile on kaabli jõudluse võti. Nii et Hiina turul kasutavad täiustatud kaablid, nagu juhtkaablid ja toitekaablid, keeruliste kaablikonstruktsioonide kattematerjalide kaitsmiseks TPU-sid ja nende rakendused on muutumas üha laiemaks.

④ Meditsiiniseadmed

TPU on ohutu, stabiilne ja kvaliteetne PVC asendusmaterjal, mis ei sisalda ftalaate ega muid keemilisi kahjulikke aineid ning migreerub verre või muudesse vedelikesse meditsiinilises kateetris või meditsiinikotis, põhjustades kõrvaltoimeid. Lisaks saab spetsiaalselt välja töötatud ekstrusiooniklassi ja sissepritsekvaliteediga TPU-d hõlpsasti kasutada olemasolevate PVC-seadmete silumisega.

⑤ Sõidukid ja muud transpordivahendid

Nailonkanga mõlema külje ekstrudeerimisel ja polüuretaanist termoplastse elastomeeriga katmisel saab valmistada täispuhutavaid ründeparvesid ja luureparvesid, mis veavad 3-15 inimest, mis on palju parema jõudlusega kui vulkaniseeritud kummist täispuhutavad parved; Klaaskiuga tugevdatud polüuretaanist termoplastilist elastomeeri saab kasutada keredetailide, näiteks auto mõlema külje vormiosade, uste katted, kaitserauad, hõõrdumist takistavad ribad ja võrede valmistamiseks.