Polyesteripohjainen termoplastinen polyuretaani (polyesteri-TPU)

# ## 1. PerusmääritelmäPolyesteripohjainen TPU(Polyesteri-TPU) on eräänlainentermoplastinen polyuretaanielastomeeri, lineaarinen segmentoitu lohkokopolymeeri. Sen pehmeät segmentit ovat pääasiassa peräisin **polyesteripolyoleista** (esim. polyadipaattiglykoli, PAG), jotka muodostuvat adipiinihapon (AA) ja diolien (esim. 1,4-butaanidioli, BDO) polykondensaation kautta. Se on yksi kahdesta pääkategoriastaTPUpolyeetteripohjaisen TPU:n rinnalla.

## 2. Kemiallinen rakenne ja synteesi ### Ydinasteet – **Di-isosyanaatti**: Tyypillisesti **4,4′-difenyylimetaanidi-isosyanaatti (MDI)** (≈40 % koostumuksesta). – **Polyesteripolyoli (pehmeä segmentti)**: Syntetisoidaan **adipiinihaposta (AA)** (≈35 %) ja **1,4-butaanidiolista (BDO)**. – **Ketjunjatkaja (kova segmentti)**: Lyhytketjuinen dioli, yleensä **1,4-butaanidioli (BDO)** (≈25 %). ### Polymerointimekanismi Polyesteri-TPU syntetisoidaan **vaiheittaisen kasvupolymeroinnin** kautta: 1. Polyesteripolyoli (pehmeä segmentti) reagoi MDI:n kanssa muodostaen esipolymeerin, jossa on isosyanaattipääteryhmät. 2. Esipolymeerin ketjua jatketaan sitten BDO:lla, jolloin muodostuu vuorotellen **kovia segmenttejä** (MDI-BDO) ja **pehmeitä segmenttejä** (polyesteripolyoli). 3. Pehmeiden segmenttien polaaristen esteriryhmien (-COO-) ja kovien segmenttien uretaaniryhmien (-NHCOO-) välillä esiintyy vahvaa **molekyylien välistä vetysidosta**, joka muodostaa fyysisen silloittumisverkoston.

## 3. Keskeiset ominaisuudet ### Mekaaniset ominaisuudet – **Korkea veto- ja repäisylujuus**: Ylivertainen polyeetteriin verrattunaTPU, vahvojen polaaristen vuorovaikutusten ja vetysidosten ansiosta. – **Erinomainen kulutuskestävyys**: Yksi sen erinomaisimmista ominaisuuksista, ihanteellinen kovaa kulutusta vaativiin sovelluksiin. – **Hyvät taivutus- ja puristusominaisuudet**: Suuri jäykkyys ja kuormituksenkesto. – **Laaja kovuusalue**: Voidaan valmistaa Shore A 60:stä Shore D 80:een, tasapainottaen elastisuutta ja jäykkyyttä. ### Kemikaalien ja ympäristön kestävyys – **Erinomainen öljyn ja rasvan kestävyys**: Kestää erittäin hyvin poolittomia liuottimia, polttoaineita ja voiteluöljyjä. – **Hyvä liuotinten kestävyys**: Kestää monia orgaanisia liuottimia (esim. alkoholeja, estereitä). – **Kohtalainen lämmönkestävyys**: Hyvä lämmönkestävyys, soveltuu jatkuvaan käyttöön jopa 80–100 °C:n lämpötiloissa. – **Heikko hydrolyysin kestävyys**: Esterisidokset ovat alttiita veden vaikutuksesta hajoamaan, erityisesti kuumissa ja kosteissa ympäristöissä, mikä johtaa ominaisuuksien heikkenemiseen. – **Huono kylmäjoustavuus**: Jäykistyy ja haurastuu alle -20 °C:n lämpötiloissa. ### Muut ominaisuudet – **Hyvä läpinäkyvyys**: Saatavilla on kirkkaita tai läpikuultavia laatuja. – **Hyvä yhteensopivuus**: Yhteensopiva polaaristen polymeerien, kuten PVC:n, kanssa, mikä mahdollistaa helpon sekoittamisen ja muokkaamisen.

## 4. Tyypillisiä käyttökohteita Polyesteri-TPU:ta käytetään laajalti aloilla, jotka vaativat suurta mekaanista lujuutta, kulutuskestävyyttä ja öljynkestävyyttä: – **Teollisuus ja konepaja**: Kuljetinhihnat, hydrauliikkaletkut, tiivisteet, rullat ja kulutusta kestävät osat. – **Jalkineet**: Ulkopohjat, välipohjat ja kengän osat kestävyyden ja öljynkestävyyden takaamiseksi. – **Autoteollisuus**: Sisäverhoilu, vaijereiden vaipat, turvatyynyjen suojukset ja polttoainejärjestelmän komponentit. – **Pinnoitteet ja liimat**: Korkean suorituskyvyn pinnoitteet kankaille, metalleille ja muoveille; rakenneliimat. – **Johdot ja kaapelit**: Öljyn- ja kulutuskestävyyttä vaativien teollisuuskaapeleiden vaipat. – **Urheilu ja vapaa-aika**: Hiihtomonot, rullaluistinten pyörät ja urheiluvälineiden osat.

## 5. Vertailu polyeetteri-TPU:hun | Ominaisuus | Polyesteri-TPU | Polyeetteri-TPU | |:— |:— |:— | | **Pehmeä segmentti** | Polyesteripolyoli (esim. PAG) | Polyeetteripolyoli (esim. PTMEG) | | **Vetolujuus** | Korkea | Kohtalainen | | **Kulutuksenkestävyys** | Erinomainen | Hyvä | | **Öljyn-/liuottimenkestävyys** | Erinomainen | Kohtalainen | | **Hydrolyysinkestävyys** | Huono | Erinomainen | | **Matalan lämpötilan joustavuus** | Huono | Erinomainen | | **Kustannukset** | Alhaisempi | Korkeampi |

## 6. Käsittely ja käsittely – **Käsittelymenetelmät**: Voidaan käsitellä tavanomaisilla termoplastisilla tekniikoilla: ruiskuvalu, ekstruusio, puhallusmuovaus ja kalanterointi. – **Kuivausvaatimus**: On kuivattava perusteellisesti (80–100 °C 2–4 tuntia) ennen käsittelyä hydrolyysin ja kuplimisen estämiseksi. – **Muovauslämpötila**: Tyypillisesti 180–220 °C, riippuen teräksen laadusta ja kovuudesta.

## 7. Edut ja rajoitukset ### Edut – Poikkeuksellinen mekaaninen kestävyys ja kulutuskestävyys. – Erinomainen öljyn- ja kemikaalienkestävyys. – Hyvä yhteensopivuus polaaristen materiaalien kanssa. – Alhaisemmat kustannukset verrattuna polyeetteri-TPU:hun.