Mikä on termoplastinen polyuretaanielastomeeri?

Mikä on termoplastinen polyuretaanielastomeeri?

Polyuretaanielastomeeri on erilaisia ​​polyuretaanista valmistettuja synteettisiä materiaaleja (muut lajikkeet viittaavat polyuretaanivaahtoon, polyuretaaniliimaan, polyuretaanipinnoitteeseen ja polyuretaanikuituun), ja termoplastinen polyuretaanielastomeeri on yksi kolmesta polyuretaanielastomeerityypistä. Ihmiset kutsuvat sitä yleisesti TPU:ksi (kaksi muuta päätyyppiä polyuretaanielastomeereistä ovat valetut polyuretaanielastomeerit, lyhennettynä CPU, ja sekoitetut polyuretaanielastomeerit, lyhennettynä MPU).

TPU on polyuretaanielastomeeri, jota voidaan pehmittää kuumentamalla ja liuottaa liuottimella. CPU:hun ja MPU:hun verrattuna TPU:n kemiallisessa rakenteessa on vain vähän tai ei lainkaan kemiallisia ristisilloituksia. Sen molekyyliketju on pohjimmiltaan lineaarinen, mutta fysikaalisia ristisilloituksia on jonkin verran. Tämä on rakenteeltaan hyvin ominainen termoplastinen polyuretaanielastomeeri.

TPU:n rakenne ja luokittelu

Termoplastinen polyuretaanielastomeeri on (AB) lohkolineaarinen polymeeri. A edustaa polymeeripolyolia (esteri tai polyeetteri, molekyylipaino 1000–6000), jolla on suuri molekyylipaino ja jota kutsutaan pitkäketjuiseksi; B edustaa diolia, jossa on 2–12 suoraketjuista hiiliatomia ja jota kutsutaan lyhyeksi ketjuksi.

Termoplastisen polyuretaanielastomeerin rakenteessa segmenttiä A kutsutaan pehmeäksi segmentiksi, jolla on joustavuutta ja pehmeyttä, mikä tekee TPU:sta venyvää; B-segmentin ja isosyanaatin välisen reaktion kautta syntyvää uretaaniketjua kutsutaan kovaksi segmentiksi, jolla on sekä jäykkiä että kovia ominaisuuksia. Säätämällä A- ja B-segmenttien suhdetta voidaan valmistaa TPU-tuotteita, joilla on erilaiset fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet.

Pehmeän segmentin rakenteen mukaan se voidaan jakaa polyesteri-, polyeetteri- ja butadieenityyppiin, jotka sisältävät vastaavasti esteriryhmän, eetteriryhmän tai buteeniryhmän. Kovan segmentin rakenteen mukaan se voidaan jakaa uretaani- ja uretaaniureatyyppiin, jotka saadaan vastaavasti etyleeniglykoliketjunpidentäjästä tai diamiiniketjunpidentäjästä. Yleinen luokittelu on polyesteri- ja polyeetterityyppi.

Mitä raaka-aineita käytetään TPU-synteesiin?

(1) Polymeeridioli

Makromolekyylinen dioli, jonka molekyylipaino on 500–4000, ja bifunktionaaliset ryhmät, joiden pitoisuus TPU-elastomeerissa on 50–80 %, ovat ratkaisevassa roolissa TPU:n fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa.

TPU-elastomeeriin soveltuva diolipolymeeri voidaan jakaa polyesteriin ja polyeetteriin: polyesteriin kuuluvat polytetrametyleeniadipiinihappoglykoli (PBA) ε PCL, PHC; polyeettereisiin kuuluvat polyoksipropyleenieetteriglykoli (PPG), tetrahydrofuraanipolyeetteriglykoli (PTMG) jne.

(2) Diisosyanaatti

Molekyylipaino on pieni, mutta sen funktio on erinomainen. Se ei ainoastaan ​​yhdistä pehmeää ja kovaa segmenttiä, vaan antaa TPU:lle myös useita hyviä fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia. TPU:hun soveltuvia diisosyanaatteja ovat: metyleenidifenyylidi-isosyanaatti (MDI), metyleenibis(-4-sykloheksyyli-isosyanaatti) (HMDI), p-fenyylidi-isosyanaatti (PPDI), 1,5-naftaleenidi-isosyanaatti (NDI), p-fenyylidimetyylidi-isosyanaatti (PXDI) jne.

(3) Ketjunjatke

Pienimolekyylisten diolien, pienen molekyylipainon, avoimen ketjurakenteen ja substituenttiryhmien puuttumisen molekyylipaino on 100–350, mikä edistää TPU:n korkeaa kovuutta ja korkeaa skalaaripainoa. TPU:lle sopivia ketjunpidentäjiä ovat 1,4-butaanidioli (BDO), 1,4-bis(2-hydroksietoksi)bentseeni (HQEE), 1,4-sykloheksaanidimetanoli (CHDM), p-fenyylidimetyyliglykoli (PXG) jne.

TPU:n modifiointisovellus karkaisuaineena

Tuotekustannusten alentamiseksi ja suorituskyvyn parantamiseksi polyuretaanitermoplastisia elastomeerejä voidaan käyttää yleisesti käytettyinä karkaisuaineina erilaisten termoplastisten ja modifioitujen kumimateriaalien karkaisemiseen.

Korkean polaarisuuden ansiosta polyuretaani voi olla yhteensopiva polaaristen hartsien tai kumien, kuten klooratun polyeteenin (CPE), kanssa, jota voidaan käyttää lääketieteellisten tuotteiden valmistuksessa; ABS:n kanssa sekoittaminen voi korvata teknisiä kestomuoveja; Polykarbonaatin (PC) kanssa käytettynä sillä on ominaisuuksia, kuten öljynkestävyys, polttoaineenkestävyys ja iskunkestävyys, ja sitä voidaan käyttää auton korien valmistuksessa; Polyesteriin yhdistettynä sen sitkeyttä voidaan parantaa; Lisäksi se voi olla hyvin yhteensopiva PVC:n, polyoksimetyleenin tai PVDC:n kanssa; Polyesteripolyuretaani voi olla hyvin yhteensopiva 15 % nitriilikumin tai 40 % nitriilikumi/PVC-seoksen kanssa; Polyeetteripolyuretaani voi olla myös hyvin yhteensopiva 40 % nitriilikumi/polyvinyylikloridi-seosliiman kanssa; Se voi olla myös yhteensopiva akryylinitriilistyreeni (SAN) -kopolymeerien kanssa; Se voi muodostaa lomittuneisia verkkorakenteita (IPN) reaktiivisten polysiloksaanien kanssa. Suurin osa edellä mainituista sekoitetuista liimoista on jo virallisesti tuotettu.

Viime vuosina Kiinassa on tehty yhä enemmän tutkimusta POM:n sitkeydestä TPU:lla. TPU:n ja POM:n yhdistäminen ei ainoastaan ​​paranna TPU:n korkeiden lämpötilojen kestävyyttä ja mekaanisia ominaisuuksia, vaan myös sitkeyttää POM:ia merkittävästi. Jotkut tutkijat ovat osoittaneet, että vetomurtumatesteissä POM-matriisiin verrattuna POM-seos ja TPU ovat siirtyneet haurasmurtumasta sitkeään murtumaan. TPU:n lisääminen antaa POM:lle myös muistimuodon. POM:n kiteinen alue toimii muistiseoksen kiinteänä faasina, kun taas amorfisen TPU:n ja POM:n amorfinen alue toimii palautuvana faasina. Kun palautumislämpötila on 165 ℃ ja palautumisaika 120 sekuntia, seoksen palautumisnopeus saavuttaa yli 95 % ja palautumisvaikutus on paras.

TPU:ta on vaikea sovittaa yhteen poolittomien polymeerimateriaalien, kuten polyeteenin, polypropeenin, etyleenipropeenikumin, butadieenikumin, isopreenikumin tai jätekumijauheen, kanssa, eikä sitä voida käyttää hyvälaatuisten komposiittien valmistukseen. Siksi jälkimmäisiin käytetään usein pintakäsittelymenetelmiä, kuten plasmaa, koronaa, märkäkemiaa, pohjamaalia, liekkiä tai reaktiivista kaasua. Esimerkiksi American Air Products and Chemicals Company on suorittanut F2/O2-aktiivikaasupintakäsittelyn erittäin suuren molekyylipainon omaavalle polyeteenihienolle jauheelle, jonka molekyylipaino on 3–5 miljoonaa, ja lisännyt sitä polyuretaanielastomeeriin suhteessa 10 %, mikä voi parantaa merkittävästi sen taivutusmoduulia, vetolujuutta ja kulutuskestävyyttä. F2/O2-aktiivikaasupintakäsittelyä voidaan soveltaa myös suunnattuihin pidennettyihin lyhyisiin kuituihin, joiden pituus on 6–35 mm, mikä voi parantaa komposiittimateriaalin jäykkyyttä ja repäisylujuutta.

Mitkä ovat TPU:n sovellusalueet?

Vuonna 1958 Goodrich Chemical Company (nykyään nimeltään Lubrizol) rekisteröi TPU-tuotemerkin Estane ensimmäistä kertaa. Viimeisten 40 vuoden aikana maailmassa on ollut yli 20 tuotemerkkiä, ja jokaisella tuotemerkillä on useita tuotesarjoja. Tällä hetkellä maailman tärkeimmät TPU-raaka-aineiden valmistajat ovat: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding jne.

Erinomaisena elastomeerinä TPU:lla on laaja valikoima jatkotuotteita, joita käytetään laajalti päivittäistavaroissa, urheiluvälineissä, leluissa, koriste-materiaaleissa ja muilla aloilla. Alla on muutamia esimerkkejä.

① Kenkämateriaalit

TPU:ta käytetään pääasiassa kenkämateriaaleissa sen erinomaisen elastisuuden ja kulutuskestävyyden vuoksi. TPU:ta sisältävät jalkineet ovat paljon mukavampia käyttää kuin tavalliset jalkineet, joten niitä käytetään laajemmin kalliimmissa jalkinetuotteissa, erityisesti joissakin urheilukengissä ja vapaa-ajan kengissä.

② Letkut

Pehmeytensä, hyvän vetolujuutensa, iskunkestävyytensä ja korkeiden ja matalien lämpötilojen kestävyytensä ansiosta TPU-letkuja käytetään Kiinassa laajalti kaasu- ja öljyletkuina mekaanisissa laitteissa, kuten lentokoneissa, säiliöissä, autoissa, moottoripyörissä ja työstökoneissa.

③ Kaapeli

TPU tarjoaa repäisylujuutta, kulutuskestävyyttä ja taivutusominaisuuksia, ja korkean ja matalan lämpötilan kestävyys on kaapelin suorituskyvyn avain. Siksi Kiinan markkinoilla edistyneissä kaapeleissa, kuten ohjauskaapeleissa ja tehokaapeleissa, käytetään TPU:ita suojaamaan monimutkaisten kaapelirakenteiden pinnoitemateriaaleja, ja niiden käyttökohteet ovat yleistymässä.

④ Lääkinnälliset laitteet

TPU on turvallinen, vakaa ja korkealaatuinen PVC:n korvikemateriaali, joka ei sisällä ftalaatteja tai muita kemiallisia haitallisia aineita ja joka voi siirtyä vereen tai muihin nesteisiin lääketieteellisessä katetrissa tai lääkepussissa aiheuttaen sivuvaikutuksia. Lisäksi erityisesti kehitettyä ekstruusio- ja ruiskutuslaatuista TPU:ta voidaan helposti käyttää olemassa olevissa PVC-laitteissa pienellä virheenkorjauksella.

⑤ Ajoneuvot ja muut kulkuvälineet

Puristamalla ja päällystämällä nailonkankaan molemmat puolet polyuretaanitermoplastisella elastomeerillä voidaan valmistaa 3–15 henkilöä kuljettavia puhallettavia taisteluhyökkäyslauttoja ja tiedustelulauttoja, joiden suorituskyky on paljon parempi kuin vulkanoiduista kumista valmistetuilla puhallettavilla lautoilla; Lasikuidulla vahvistettua polyuretaanitermoplastista elastomeeria voidaan käyttää korin osien, kuten auton molemmille puolille valettujen osien, ovien verhoilun, puskurien, kitkanestolautojen ja ritilöiden, valmistukseen.