Τι είναι το θερμοπλαστικό ελαστομερές πολυουρεθάνης;

Τι είναι το θερμοπλαστικό ελαστομερές πολυουρεθάνης;

Το ελαστομερές πολυουρεθάνης είναι μια ποικιλία από συνθετικά υλικά πολυουρεθάνης (άλλες ποικιλίες αναφέρονται σε αφρό πολυουρεθάνης, συγκολλητική πολυουρεθάνη, επικάλυψη πολυουρεθάνης και από άλλους κύριους τύπους ινών πολυουρεθάνης, οι οποίοι είναι οι πολυκλαστικοί ελασανές. Τα ελαστομερή, συντομογραφημένα ως CPU και μικτά ελαστομερή πολυουρεθάνης, συντομεύονται ως MPU).

Το TPU είναι ένα είδος ελαστομερούς πολυουρεθάνης που μπορεί να πλαστικοποιηθεί με θέρμανση και διαλυμένο από διαλύτη. Σε σύγκριση με την CPU και την MPU, η TPU έχει ελάχιστη ή καθόλου χημική διασύνδεση στη χημική του δομή. Η μοριακή της αλυσίδα είναι βασικά γραμμική, αλλά υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα φυσικής διασύνδεσης. Αυτό είναι το θερμοπλαστικό ελαστομερές πολυουρεθάνης που είναι πολύ χαρακτηριστικό στη δομή.

Δομή και ταξινόμηση του TPU

Το θερμοπλαστικό ελαστομερές πολυουρεθάνης είναι ένα (AB) μπλοκ γραμμικό πολυμερές. Το Α αντιπροσωπεύει ένα πολυμερές πολυόλης (εστέρα ή πολυαιθένιο, μοριακό βάρος 1000 ~ 6000) με υψηλό μοριακό βάρος, που ονομάζεται μακρά αλυσίδα. Το Β αντιπροσωπεύει ένα DIOL που περιέχει άτομα άνθρακα 2-12 ευθείας αλυσίδας, που ονομάζεται σύντομη αλυσίδα.

Στη δομή του θερμοπλαστικού ελαστομερούς πολυουρεθάνης, το τμήμα Α ονομάζεται μαλακό τμήμα, το οποίο έχει τα χαρακτηριστικά της ευελιξίας και της απαλότητας, καθιστώντας την TPU να έχει επεκτάσεις. Η αλυσίδα ουρεθάνης που παράγεται από την αντίδραση μεταξύ του τμήματος Β και του ισοκυανικού ονομάζεται σκληρό τμήμα, το οποίο έχει τόσο άκαμπτες όσο και σκληρές ιδιότητες. Με τη ρύθμιση της αναλογίας των τμημάτων Α και Β, γίνονται προϊόντα TPU με διαφορετικές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες.

Σύμφωνα με τη δομή του μαλακού τμήματος, μπορεί να χωριστεί σε τύπο πολυεστέρας, τύπου πολυαιθέρας και τύπου βουταδιενίου, οι οποίοι περιέχουν αντίστοιχα ομάδα εστέρα, ομάδα αιθέρα ή ομάδα βουτείου. Σύμφωνα με τη δομή του σκληρού τμήματος, μπορεί να χωριστεί σε τύπο ουρεθάνης και τύπου ουρεθάνης, οι οποίες λαμβάνονται αντίστοιχα από εκτάσεις αλυσίδας αιθυλενογλυκόλης ή εκτάκτες αλυσίδας διαμίνης. Η κοινή ταξινόμηση χωρίζεται σε τύπο πολυεστέρα και τύπου πολυαιθέρα.

Ποιες είναι οι πρώτες ύλες για τη σύνθεση TPU;

(1) πολυμερές διόλιο

Η μακρομοριακή διόλη με μοριακό βάρος που κυμαίνεται από 500 έως 4000 και διλειτουργικές ομάδες, με περιεχόμενο 50% έως 80% σε ελαστομερές TPU, παίζει καθοριστικό ρόλο στις φυσικές και χημικές ιδιότητες της TPU.

Το πολυμερές διόλες κατάλληλο για ελαστομερές ΤΡΕ μπορεί να χωριστεί σε πολυεστέρα και πολυαιθέρα: ο πολυεστέρας περιλαμβάνει γλυκόλη πολυτεμεμεμεθυλίου αδιπικού οξέος (PBA) ε PCL, PHC. Οι πολυαιθές περιλαμβάνουν γλυκόλη πολυοξυπροπυλενίου (PPG), πολυαιθερική γλυκόλη τετραϋδροφουρανίου (PTMG) κ.λπ.

(2) διισοκυανικό

Το μοριακό βάρος είναι μικρό, αλλά η λειτουργία είναι εξαιρετική, η οποία όχι μόνο παίζει το ρόλο της σύνδεσης του μαλακού τμήματος και του σκληρού τμήματος, αλλά και προσφέρει την TPU με διάφορες καλές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες. Τα διισοκυανικά που ισχύουν για την ΤΡΕ είναι: μεθυλενίου διισοκυανικό (MDI), μεθυλενίου δις (-4-κυκλοεξυλεϊνικό), ρ-φενυλοϊσοκυανικό (PPDI) διισοκυανικό (PXDI), κλπ.

(3) Extender Chain

Η επέκταση της αλυσίδας με μοριακό βάρος 100 ~ 350, που ανήκει σε μικρή μοριακή διόλη, μικρό μοριακό βάρος, δομή ανοικτής αλυσίδας και μη υποκατασταθείσα ομάδα ευνοεί την απόκτηση υψηλής σκληρότητας και υψηλού κλιμακούμενου βάρους της TPU. Οι επεκτάσεις αλυσίδας που είναι κατάλληλοι για TPU περιλαμβάνουν 1,4-βουτανοδιόλη (BDO), 1,4-δις (2-υδροξυαιθοξυ) βενζόλιο (HQEE), 1,4-κυκλοεξανοϊδικαιθανόλη (CHDM), Ρ-φαινυλδιμεθυλογλυκόλη (PXG) κ.λπ. κλπ.

Εφαρμογή τροποποίησης της TPU ως πράκτορας σκληροποίησης

Προκειμένου να μειωθεί το κόστος των προϊόντων και να επιτευχθεί πρόσθετη απόδοση, τα θερμοπλαστικά πολυουρεθάνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως παράγοντες που χρησιμοποιούνται συχνά για να σκληρύνουν διάφορα θερμοπλαστικά και τροποποιημένα υλικά καουτσούκ.

Λόγω της υψηλής πολικότητάς του, η πολυουρεθάνη μπορεί να είναι συμβατή με πολικές ρητίνες ή καουτσούκ, όπως το χλωριωμένο πολυαιθυλένιο (CPE), τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή ιατρικών προϊόντων. Η ανάμειξη με ABS μπορεί να αντικαταστήσει τη μηχανική μηχανική για χρήση. Όταν χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με πολυανθρακικό (PC), έχει ιδιότητες όπως η αντίσταση του πετρελαίου, η αντίσταση των καυσίμων και η αντίσταση στην πρόσκρουση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή σωμάτων αυτοκινήτων. Όταν συνδυάζεται με πολυεστέρα, η σκληρότητα του μπορεί να βελτιωθεί. Επιπλέον, μπορεί να είναι καλά συμβατό με το PVC, το πολυοξυμεθυλένιο ή το PVDC. Η πολυουρεθάνη πολυεστέρα μπορεί να είναι καλά συμβατή με καουτσούκ 15% νιτριλίου ή μείγμα από καουτσούκ/PVC 40%. Η πολυαιθουρεθάνη πολυαιθέρα μπορεί επίσης να είναι καλά συμβατή με το συγκολλητικό μίγμα μίγματος 40% νιτριλίου/πολυβινυλίου χλωριούχου. Μπορεί επίσης να είναι CO συμβατά με συμπολυμερή ακρυλονιτριλίου (SAN). Μπορεί να σχηματίσει δομές αλληλοεπικαλυπτόμενων δικτύων (IPN) με αντιδραστικά πολυσιλοξανή. Η συντριπτική πλειοψηφία των προαναφερθέντων συνδυασμένων συγκολλητικών έχουν ήδη παραχθεί επίσημα.

Τα τελευταία χρόνια, υπήρξε αυξανόμενη έρευνα σχετικά με την σκληρότητα του POM από την TPU στην Κίνα. Η ανάμειξη της TPU και του POM όχι μόνο βελτιώνει την αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και τις μηχανικές ιδιότητες της TPU, αλλά και σημαντικά σκληρύνει το POM. Μερικοί ερευνητές έχουν δείξει ότι σε δοκιμές κατάγματος εφελκυσμού, σε σύγκριση με το POM Matrix, το κράμα POM με TPU έχει μετατραπεί από εύθραυστο κάταγμα σε όλκιμο κάταγμα. Η προσθήκη της TPU προσφέρει επίσης το POM με απόδοση μνήμης σχήματος. Η κρυσταλλική περιοχή του POM χρησιμεύει ως σταθερή φάση του κράματος μνήμης σχήματος, ενώ η άμορφη περιοχή του άμορφου TPU και του POM χρησιμεύει ως αναστρέψιμη φάση. Όταν η θερμοκρασία απόκρισης ανάκτησης είναι 165 ℃ και ο χρόνος ανάκτησης είναι 120 δευτερόλεπτα, ο ρυθμός ανάκτησης του κράματος φθάνει πάνω από 95%και το αποτέλεσμα ανάκτησης είναι το καλύτερο.

Το TPU είναι δύσκολο να είναι συμβατό με μη πολωτικά πολυμερή υλικά όπως πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο, καουτσούκ με προπυλενίου αιθυλενίου, καουτσούκ βουταδιενίου, καουτσούκ ισοπρενίου ή σκόνη καουτσούκ και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή σύνθετων υλικών με καλή απόδοση. Επομένως, οι μέθοδοι επιφανειακής επεξεργασίας όπως το πλάσμα, το κορόνιο, η υγρή χημεία, ο εκκινητής, η φλόγα ή το αντιδραστικό αέριο χρησιμοποιούνται συχνά για το τελευταίο. Για παράδειγμα, η American Air Products and Chemicals Company έχει πραγματοποιήσει θεραπεία επιφανειακής επιφάνειας αερίου F2/O2 σε εξαιρετικά υψηλό μοριακό βάρος πολυαιθυλενίου λεπτής σκόνης με μοριακό βάρος 3-5 εκατομμυρίων και το πρόσθεσε σε ελαστομερές πολυουρεθάνης σε αναλογία 10%, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει σημαντικά το συντελεστή κάμψης, την αντοχή σε εφελκυσμό και τη φθορά. Και η θεραπεία επιφανειακής επιφάνειας αερίου F2/O2 μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στις επιμήκη σε κατευθυντικά επιμήκη βραχείες ίνες με μήκος 6-35mm, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν τη δυσκαμψία και τη σκληρότητα του σύνθετου υλικού.

Ποιες είναι οι περιοχές εφαρμογής της TPU;

Το 1958, η Goodrich Chemical Company (Now Prenamed Lubrizol) κατέγραψε για πρώτη φορά το εμπορικό σήμα TPU Estane. Τα τελευταία 40 χρόνια, υπήρξαν περισσότερα από 20 εμπορικά σήματα σε όλο τον κόσμο και κάθε μάρκα διαθέτει αρκετές σειρές προϊόντων. Επί του παρόντος, οι κύριοι κατασκευαστές πρώτων υλών TPU στον κόσμο είναι: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding κ.λπ.

Ως εξαιρετικό ελαστομερές, η TPU διαθέτει ένα ευρύ φάσμα προϊόντων κατάντη, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως σε καθημερινές ανάγκες, αθλητικά είδη, παιχνίδια, διακοσμητικά υλικά και άλλα πεδία. Παρακάτω είναι μερικά παραδείγματα.

① Υλικά παπουτσιών

Το TPU χρησιμοποιείται κυρίως για υλικά παπουτσιών λόγω της εξαιρετικής ελαστικότητας και της αντίστασης φθοράς. Τα προϊόντα υποδημάτων που περιέχουν TPU είναι πολύ πιο άνετα να φορούν από τα κανονικά προϊόντα υποδημάτων, επομένως χρησιμοποιούνται ευρύτερα σε προϊόντα υποδημάτων υψηλής ποιότητας, ειδικά μερικά αθλητικά παπούτσια και casual παπούτσια.

② σωλήνες

Λόγω της απαλότητας, της καλής αντοχής εφελκυσμού, της αντοχής στην κρούση και της αντίστασης σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, οι εύκαμπτοι σωλήνες TPU χρησιμοποιούνται ευρέως στην Κίνα ως εύκαμπτες σωλήνες αερίου και πετρελαίου για μηχανικό εξοπλισμό, όπως αεροσκάφη, δεξαμενές, αυτοκίνητα, μοτοσικλέτες και μηχανήματα.

③ καλώδιο

Το TPU παρέχει αντίσταση δακρύων, αντίστασης φθοράς και χαρακτηριστικά κάμψης, με υψηλή και χαμηλή αντοχή στη θερμοκρασία να είναι το κλειδί για την απόδοση του καλωδίου. Έτσι, στην κινεζική αγορά, τα προηγμένα καλώδια όπως τα καλώδια ελέγχου και τα καλώδια ισχύος χρησιμοποιούν TPUs για την προστασία των υλικών επικάλυψης σύνθετων καλωδίων και οι εφαρμογές τους γίνονται όλο και πιο διαδεδομένες.

④ ΙΑΤΡΙΚΑ ΣΥΣΚΕΥΑΤΑ

Το TPU είναι ένα ασφαλές, σταθερό και υψηλής ποιότητας υποκατάστατο υλικό PVC, το οποίο δεν θα περιέχει φθαλικό και άλλες χημικές επιβλαβείς ουσίες και θα μεταναστεύσει στο αίμα ή σε άλλα υγρά στον ιατρικό καθετήρα ή την ιατρική τσάντα για να προκαλέσει παρενέργειες. Επιπλέον, ο ειδικά αναπτυγμένος βαθμός εξώθησης και ο βαθμός έγχυσης TPU μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν με λίγη εντοπισμό σφαλμάτων στον υπάρχοντα εξοπλισμό PVC.

⑤ Οχήματα και άλλα μέσα μεταφοράς

Με την εξαίρεση και την επικάλυψη και των δύο πλευρών του νάιλον υφάσματος με θερμοπλαστικό ελαστομικό πολυουρεθάνιο, φουσκωτά rafts επίθεσης και σχεδίες αναγνώρισης που μεταφέρουν 3-15 άτομα μπορούν να γίνουν, με πολύ καλύτερη απόδοση από τις φουσκωμένες σχεδίες από καουτσούκ. Το θερμοπλαστικό ελαστομερές πολυουρεθάνης ενισχυμένο με γυάλινες ίνες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κατασκευαστεί εξαρτήματα του σώματος, όπως τα χυτά μέρη και στις δύο πλευρές του ίδιου του αυτοκινήτου, τα δέρματα πόρτας, οι προφυλακτήρες, οι λωρίδες αντι -τριβής και οι σχάρες.