Το 1958, η Goodrich Chemical Company (τώρα μετονομασμένη σε Lubrizol) κατοχύρωσε για πρώτη φορά την επωνυμία TPU Estane. Τα τελευταία 40 χρόνια, έχουν υπάρξει περισσότερες από 20 εμπορικές επωνυμίες σε όλο τον κόσμο και κάθε μάρκα έχει διάφορες σειρές προϊόντων. Σήμερα, οι κατασκευαστές πρώτων υλών TPU περιλαμβάνουν κυρίως τις BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical κ.λπ.
1, Κατηγορία TPU
Σύμφωνα με τη δομή του μαλακού τμήματος, μπορεί να χωριστεί σε πολυεστερικό τύπο, πολυαιθερικό τύπο και βουταδιενικό τύπο, οι οποίοι περιέχουν αντίστοιχα εστερική ομάδα, αιθερική ομάδα ή βουτενική ομάδα.
Σύμφωνα με τη δομή του σκληρού τμήματος, μπορεί να χωριστεί σε τύπο ουρεθάνης και τύπο ουρεθάνης ουρίας, οι οποίοι λαμβάνονται αντίστοιχα από επεκτατές αλυσίδας αιθυλενογλυκόλης ή επεκτατές αλυσίδας διαμίνης. Η κοινή ταξινόμηση χωρίζεται σε τύπο πολυεστέρα και τύπο πολυαιθέρα.
Ανάλογα με την παρουσία ή απουσία διασύνδεσης, μπορεί να χωριστεί σε καθαρά θερμοπλαστικά και ημιθερμοπλαστικά.
Το πρώτο έχει καθαρή γραμμική δομή και δεν έχει διασταυρούμενους δεσμούς. Το δεύτερο περιέχει μια μικρή ποσότητα διασταυρούμενων δεσμών, όπως ο εστέρας του αλλοφανικού οξέος.
Ανάλογα με τη χρήση των τελικών προϊόντων, μπορούν να χωριστούν σε προφίλ (διάφορα στοιχεία μηχανής), σωλήνες (θήκες, προφίλ ράβδων), μεμβράνες (φύλλα, λεπτές πλάκες), κόλλες, επιστρώσεις, ίνες κ.λπ.
2, Σύνθεση TPU
Η TPU ανήκει στην πολυουρεθάνη όσον αφορά τη μοριακή της δομή. Πώς, λοιπόν, συσσωματώθηκε;
Σύμφωνα με τις διαφορετικές διαδικασίες σύνθεσης, διαιρείται κυρίως σε πολυμερισμό χύδην και πολυμερισμό διαλύματος.
Στον μαζικό πολυμερισμό, μπορεί επίσης να χωριστεί σε μέθοδο προπολυμερισμού και μέθοδο ενός σταδίου με βάση την παρουσία ή απουσία προαντίδρασης:
Η μέθοδος προπολυμερισμού περιλαμβάνει την αντίδραση διισοκυανικού με μακρομοριακές διόλες για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα πριν από την προσθήκη επέκτασης αλυσίδας για την παραγωγή TPU.
Η μέθοδος ενός βήματος περιλαμβάνει την ταυτόχρονη ανάμειξη και αντίδραση μακρομοριακών διολών, διισοκυανικών και επεκτατών αλυσίδας για τον σχηματισμό TPU.
Ο πολυμερισμός σε διάλυμα περιλαμβάνει πρώτα τη διάλυση διισοκυανικού σε έναν διαλύτη, στη συνέχεια την προσθήκη μακρομοριακών διολών για να αντιδράσουν για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα και τέλος την προσθήκη επεκτατών αλυσίδας για την παραγωγή TPU.
Ο τύπος του μαλακού τμήματος TPU, το μοριακό βάρος, η περιεκτικότητα σε σκληρό ή μαλακό τμήμα και η κατάσταση συσσωμάτωσης TPU μπορούν να επηρεάσουν την πυκνότητα της TPU, με πυκνότητα περίπου 1,10-1,25, και δεν υπάρχει σημαντική διαφορά σε σύγκριση με άλλα ελαστικά και πλαστικά.
Στην ίδια σκληρότητα, η πυκνότητα του πολυαιθερικού τύπου TPU είναι χαμηλότερη από αυτή του πολυεστέρα τύπου TPU.
3, Επεξεργασία TPU
Τα σωματίδια TPU απαιτούν διάφορες διεργασίες για να σχηματίσουν το τελικό προϊόν, κυρίως χρησιμοποιώντας μεθόδους τήξης και διαλύματος για την επεξεργασία TPU.
Η επεξεργασία τήξης είναι μια συνήθως χρησιμοποιούμενη διαδικασία στη βιομηχανία πλαστικών, όπως η ανάμειξη, η έλαση, η εξώθηση, η χύτευση με εμφύσηση και η χύτευση.
Η επεξεργασία διαλύματος είναι η διαδικασία παρασκευής ενός διαλύματος με διάλυση σωματιδίων σε διαλύτη ή άμεσο πολυμερισμό τους σε διαλύτη και στη συνέχεια επικάλυψη, περιδίνηση και ούτω καθεξής.
Το τελικό προϊόν που κατασκευάζεται από TPU γενικά δεν απαιτεί αντίδραση διασύνδεσης βουλκανισμού, η οποία μπορεί να συντομεύσει τον κύκλο παραγωγής και να ανακυκλώσει τα απόβλητα.
4, Απόδοση της TPU
Η TPU έχει υψηλό μέτρο ελαστικότητας, υψηλή αντοχή, υψηλή επιμήκυνση και ελαστικότητα, εξαιρετική αντοχή στη φθορά, αντοχή στο λάδι, αντοχή σε χαμηλή θερμοκρασία και αντοχή στη γήρανση.
Η υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό, η υψηλή επιμήκυνση και ο χαμηλός μακροπρόθεσμος ρυθμός μόνιμης παραμόρφωσης λόγω συμπίεσης είναι όλα σημαντικά πλεονεκτήματα της TPU.
Ο XiaoU θα ασχοληθεί κυρίως με τις μηχανικές ιδιότητες της TPU από πτυχές όπως η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση, η ανθεκτικότητα, η σκληρότητα κ.λπ.
Υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και υψηλή επιμήκυνση
Η TPU έχει εξαιρετική αντοχή σε εφελκυσμό και επιμήκυνση. Από τα δεδομένα στο παρακάτω σχήμα, μπορούμε να δούμε ότι η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση της TPU τύπου πολυαιθέρα είναι πολύ καλύτερες από εκείνες του πλαστικού και του καουτσούκ από πολυβινυλοχλωρίδιο.
Επιπλέον, η TPU μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις της βιομηχανίας τροφίμων με ελάχιστη ή καθόλου προσθήκη προσθέτων κατά την επεξεργασία, κάτι που είναι επίσης δύσκολο να επιτευχθεί για άλλα υλικά όπως το PVC και το καουτσούκ.
Η ανθεκτικότητα είναι πολύ ευαίσθητη στη θερμοκρασία
Η ανθεκτικότητα της TPU αναφέρεται στον βαθμό στον οποίο ανακάμπτει γρήγορα στην αρχική της κατάσταση μετά την ανακούφιση της τάσης παραμόρφωσης, εκφρασμένη ως ενέργεια ανάκτησης, η οποία είναι ο λόγος του έργου επαναφοράς παραμόρφωσης προς το έργο που απαιτείται για την παραγωγή παραμόρφωσης. Είναι συνάρτηση του δυναμικού μέτρου ελαστικότητας και της εσωτερικής τριβής ενός ελαστικού σώματος και είναι πολύ ευαίσθητη στη θερμοκρασία.
Η ανάκαμψη μειώνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας μέχρι μια ορισμένη θερμοκρασία, και η ελαστικότητα αυξάνεται ξανά γρήγορα. Αυτή η θερμοκρασία είναι η θερμοκρασία κρυστάλλωσης του μαλακού τμήματος, η οποία καθορίζεται από τη δομή της μακρομοριακής διόλης. Ο πολυαιθερικός τύπος TPU είναι χαμηλότερος από τον πολυεστέρα τύπου TPU. Σε θερμοκρασίες κάτω από τη θερμοκρασία κρυστάλλωσης, το ελαστομερές γίνεται πολύ σκληρό και χάνει την ελαστικότητά του. Επομένως, η ανθεκτικότητα είναι παρόμοια με την ανάκαμψη από την επιφάνεια ενός σκληρού μετάλλου.
Το εύρος σκληρότητας είναι Shore A60-D80
Η σκληρότητα είναι ένας δείκτης της ικανότητας ενός υλικού να αντιστέκεται στην παραμόρφωση, τις χαρακιές και τις γρατζουνιές.
Η σκληρότητα της TPU μετριέται συνήθως χρησιμοποιώντας τους δοκιμαστές σκληρότητας Shore A και Shore D, με το Shore A να χρησιμοποιείται για μαλακότερες TPU και το Shore D να χρησιμοποιείται για σκληρότερες TPU.
Η σκληρότητα της TPU μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας την αναλογία των μαλακών και σκληρών τμημάτων της αλυσίδας. Επομένως, η TPU έχει ένα σχετικά ευρύ φάσμα σκληρότητας, που κυμαίνεται από Shore A60-D80, καλύπτοντας τη σκληρότητα του καουτσούκ και του πλαστικού, και έχει υψηλή ελαστικότητα σε όλο το εύρος σκληρότητας.
Καθώς αλλάζει η σκληρότητα, ορισμένες ιδιότητες της TPU ενδέχεται να αλλάξουν. Για παράδειγμα, η αύξηση της σκληρότητας της TPU θα οδηγήσει σε αλλαγές στην απόδοση, όπως αυξημένο μέτρο εφελκυσμού και αντοχή σε σχίσιμο, αυξημένη ακαμψία και θλιπτική τάση (ικανότητα φορτίου), μειωμένη επιμήκυνση, αυξημένη πυκνότητα και δυναμική παραγωγή θερμότητας, καθώς και αυξημένη περιβαλλοντική αντοχή.
5, Εφαρμογή TPU
Ως εξαιρετικό ελαστομερές, η TPU διαθέτει ένα ευρύ φάσμα κατευθύνσεων προϊόντων κατάντη και χρησιμοποιείται ευρέως σε καθημερινές ανάγκες, αθλητικά είδη, παιχνίδια, διακοσμητικά υλικά και άλλους τομείς.
Υλικά παπουτσιών
Η TPU χρησιμοποιείται κυρίως για υλικά υποδημάτων λόγω της εξαιρετικής ελαστικότητάς της και της αντοχής στη φθορά. Τα προϊόντα υποδημάτων που περιέχουν TPU είναι πολύ πιο άνετα στη χρήση από τα κανονικά προϊόντα υποδημάτων, επομένως χρησιμοποιούνται ευρύτερα σε προϊόντα υποδημάτων υψηλής ποιότητας, ειδικά σε ορισμένα αθλητικά παπούτσια και casual παπούτσια.
μανίκα
Λόγω της απαλότητάς τους, της καλής αντοχής σε εφελκυσμό, της αντοχής σε κρούση και της αντοχής τους σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, οι σωλήνες TPU χρησιμοποιούνται ευρέως στην Κίνα ως σωλήνες αερίου και λαδιού για μηχανολογικό εξοπλισμό όπως αεροσκάφη, άρματα μάχης, αυτοκίνητα, μοτοσικλέτες και εργαλειομηχανές.
καλώδιο
Η TPU παρέχει αντοχή στο σκίσιμο, την αντοχή στη φθορά και τα χαρακτηριστικά κάμψης, με την αντοχή σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες να αποτελεί το κλειδί για την απόδοση των καλωδίων. Έτσι, στην κινεζική αγορά, τα προηγμένα καλώδια, όπως τα καλώδια ελέγχου και τα καλώδια τροφοδοσίας, χρησιμοποιούν TPU για την προστασία των υλικών επίστρωσης σύνθετων σχεδίων καλωδίων και οι εφαρμογές τους γίνονται ολοένα και πιο διαδεδομένες.
Ιατρικές συσκευές
Η TPU είναι ένα ασφαλές, σταθερό και υψηλής ποιότητας υλικό υποκατάστασης PVC, το οποίο δεν περιέχει φθαλικές ενώσεις και άλλες χημικά επιβλαβείς ουσίες και θα μεταναστεύσει στο αίμα ή σε άλλα υγρά στον ιατρικό καθετήρα ή την ιατρική τσάντα προκαλώντας παρενέργειες. Είναι επίσης μια ειδικά σχεδιασμένη TPU βαθμού εξώθησης και βαθμού έγχυσης.
ταινία
Η μεμβράνη TPU είναι μια λεπτή μεμβράνη που κατασκευάζεται από κοκκώδες υλικό TPU μέσω ειδικών διεργασιών όπως κύλιση, χύτευση, φύσημα και επίστρωση. Λόγω της υψηλής αντοχής, της αντοχής στη φθορά, της καλής ελαστικότητας και της αντοχής στις καιρικές συνθήκες, οι μεμβράνες TPU χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες, υλικά υποδημάτων, ένδυση, αυτοκινητοβιομηχανία, χημικά, ηλεκτρονικά, ιατρικά και άλλους τομείς.
Ώρα δημοσίευσης: 05 Φεβρουαρίου 2020