W 1958 roku Goodrich Chemical Company (obecnie Lubrizol) po raz pierwszy zarejestrowała markę TPU Estane. Przez ostatnie 40 lat na świecie istniało ponad 20 marek, a każda marka ma kilka serii produktów. Obecnie producenci surowców TPU to głównie BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical itp.
1. Kategoria TPU
Ze względu na strukturę segmentu miękkiego można je podzielić na typ poliestrowy, polieterowy i butadienowy, które odpowiednio zawierają grupę estrową, grupę eterową lub grupę butenową.
Zgodnie ze strukturą twardego segmentu, można podzielić go na typ uretanowy i typ uretanowo-mocznikowy, które są odpowiednio otrzymywane z przedłużaczy łańcucha glikolu etylenowego lub przedłużaczy łańcucha diaminowego. Powszechna klasyfikacja dzieli się na typ poliestrowy i typ polieterowy.
Ze względu na obecność lub brak usieciowania tworzywa można podzielić na czyste termoplastyczne i półtermoplastyczne.
Pierwszy z nich ma czystą strukturę liniową i nie zawiera wiązań usieciowanych; drugi zawiera niewielką ilość wiązań usieciowanych, takich jak ester kwasu allofanowego.
Ze względu na zastosowanie wyroby gotowe można podzielić na części profilowane (różne elementy maszyn), rury (osłony, profile prętowe), folie (blachy, cienkie płyty), kleje, powłoki, włókna itp.
2. Synteza TPU
TPU należy do poliuretanu pod względem struktury molekularnej. Jak więc się agreguje?
Ze względu na różne procesy syntezy, polimeryzację dzieli się głównie na polimeryzację w masie i polimeryzację w roztworze.
W polimeryzacji masowej można również wyróżnić metodę prepolimeryzacji i metodę jednoetapową, w zależności od obecności lub braku reakcji wstępnej:
Metoda prepolimeryzacji obejmuje reakcję diizocyjanianu z diolami makrocząsteczkowymi przez określony czas przed dodaniem przedłużenia łańcucha w celu wytworzenia TPU;
Jednoetapowa metoda polega na jednoczesnym mieszaniu i reagowaniu makrocząsteczkowych dioli, diizocyjanianów i przedłużaczy łańcucha w celu utworzenia TPU.
Polimeryzacja w roztworze polega najpierw na rozpuszczeniu diizocyjanianu w rozpuszczalniku, następnie dodaniu makrocząsteczkowych dioli, aby reagowały przez określony czas, a na końcu dodaniu przedłużaczy łańcucha w celu wytworzenia TPU.
Rodzaj miękkiego segmentu TPU, masa cząsteczkowa, zawartość segmentów twardych lub miękkich oraz stan skupienia TPU mogą wpływać na gęstość TPU, która wynosi około 1,10–1,25 i nie różni się znacząco w porównaniu z innymi gumami i tworzywami sztucznymi.
Przy tej samej twardości gęstość TPU polieterowego jest niższa niż gęstość TPU poliestrowego.
3. Przetwarzanie TPU
Cząsteczki TPU wymagają różnych procesów w celu uformowania produktu końcowego, głównie z zastosowaniem metod topienia i rozpuszczania w celu przetworzenia TPU.
Przetwarzanie przez topienie jest powszechnie stosowanym procesem w przemyśle tworzyw sztucznych, takim jak mieszanie, walcowanie, wytłaczanie, formowanie rozdmuchowe i formowanie;
Przetwarzanie roztworów to proces przygotowywania roztworu poprzez rozpuszczanie cząstek w rozpuszczalniku lub bezpośrednią polimeryzację ich w rozpuszczalniku, a następnie powlekanie, przędzenie itd.
Produkt końcowy wykonany z TPU zazwyczaj nie wymaga reakcji sieciowania wulkanizacyjnego, co pozwala na skrócenie cyklu produkcyjnego i recykling materiałów odpadowych.
4、 Wydajność TPU
TPU charakteryzuje się wysokim modułem sprężystości, wysoką wytrzymałością, dużym wydłużeniem i elastycznością, doskonałą odpornością na zużycie, odpornością na olej, odpornością na niskie temperatury i odpornością na starzenie.
Wysoka wytrzymałość na rozciąganie, duże wydłużenie i niski współczynnik trwałej deformacji przy długotrwałym ściskaniu to istotne zalety TPU.
XiaoU będzie głównie omawiał właściwości mechaniczne TPU, biorąc pod uwagę takie aspekty jak wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie, sprężystość, twardość itp.
Wysoka wytrzymałość na rozciąganie i duże wydłużenie
TPU ma doskonałą wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie. Z danych na poniższym rysunku możemy wywnioskować, że wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie TPU typu polieterowego są znacznie lepsze niż w przypadku plastiku polichlorku winylu i gumy.
Ponadto TPU spełnia wymagania przemysłu spożywczego, wykorzystując w procesie przetwarzania niewielką ilość dodatków lub nie dodając ich wcale, co jest trudne do osiągnięcia w przypadku innych materiałów, np. PVC i gumy.
Odporność jest bardzo wrażliwa na temperaturę
Odporność TPU odnosi się do stopnia, w jakim szybko powraca do pierwotnego stanu po ustąpieniu naprężenia odkształceniowego, wyrażonego jako energia odzyskiwania, która jest stosunkiem pracy cofania odkształcenia do pracy wymaganej do wytworzenia odkształcenia. Jest funkcją modułu dynamicznego i tarcia wewnętrznego ciała sprężystego i jest bardzo wrażliwa na temperaturę.
Odbicie maleje wraz ze spadkiem temperatury do pewnej temperatury, a elastyczność szybko wzrasta. Temperatura ta jest temperaturą krystalizacji miękkiego segmentu, która jest określana przez strukturę makrocząsteczkowego diolu. TPU typu polieterowego jest niższe niż TPU typu poliestrowego. W temperaturach poniżej temperatury krystalizacji elastomer staje się bardzo twardy i traci swoją elastyczność. Dlatego sprężystość jest podobna do odbicia od powierzchni twardego metalu.
Zakres twardości Shore'a A60-D80
Twardość jest wskaźnikiem odporności materiału na odkształcenia, zarysowania i zarysowania.
Twardość TPU mierzy się zazwyczaj za pomocą twardościomierzy Shore’a A i Shore’a D, przy czym twardość Shore’a A stosuje się do miękkich TPU, a twardszych TPU Shore’a D.
Twardość TPU można regulować, dostosowując proporcje miękkich i twardych segmentów łańcucha. Dlatego TPU ma stosunkowo szeroki zakres twardości, od Shore A60 do D80, obejmujący twardość gumy i plastiku, i ma wysoką elastyczność w całym zakresie twardości.
Wraz ze zmianą twardości, niektóre właściwości TPU mogą ulec zmianie. Na przykład zwiększenie twardości TPU spowoduje zmiany w wydajności, takie jak zwiększony moduł rozciągania i wytrzymałość na rozdarcie, zwiększona sztywność i naprężenie ściskające (nośność), zmniejszone wydłużenie, zwiększona gęstość i dynamiczne wytwarzanie ciepła oraz zwiększona odporność na środowisko.
5. Zastosowanie TPU
Jako doskonały elastomer, TPU ma szeroki zakres zastosowań i jest szeroko stosowany w artykułach codziennego użytku, sprzęcie sportowym, zabawkach, materiałach dekoracyjnych i innych dziedzinach.
Materiały obuwnicze
TPU jest głównie używany do materiałów obuwniczych ze względu na doskonałą elastyczność i odporność na zużycie. Produkty obuwnicze zawierające TPU są o wiele wygodniejsze w noszeniu niż zwykłe produkty obuwnicze, dlatego są szerzej stosowane w produktach obuwniczych wysokiej klasy, zwłaszcza w niektórych butach sportowych i codziennych.
wąż gumowy
Ze względu na swoją miękkość, dobrą wytrzymałość na rozciąganie, odporność na uderzenia i odporność na wysokie i niskie temperatury, węże TPU są szeroko stosowane w Chinach jako węże gazowe i olejowe w sprzęcie mechanicznym, takim jak samoloty, czołgi, samochody, motocykle i obrabiarki.
kabel
TPU zapewnia odporność na rozdarcie, odporność na zużycie i zginanie, przy czym odporność na wysokie i niskie temperatury jest kluczem do wydajności kabla. Tak więc na rynku chińskim zaawansowane kable, takie jak kable sterujące i kable zasilające, wykorzystują TPU do ochrony materiałów powłokowych złożonych konstrukcji kabli, a ich zastosowania stają się coraz bardziej powszechne.
Urządzenia medyczne
TPU to bezpieczny, stabilny i wysokiej jakości materiał zastępczy PVC, który nie zawiera ftalanu ani innych szkodliwych substancji chemicznych i który migruje do krwi lub innych płynów w cewniku medycznym lub worku medycznym, powodując skutki uboczne. Jest to również specjalnie opracowany TPU o stopniu wytłaczania i wtrysku.
film
Folia TPU to cienka folia wykonana z granulatu TPU poprzez specjalne procesy, takie jak walcowanie, odlewanie, dmuchanie i powlekanie. Ze względu na wysoką wytrzymałość, odporność na zużycie, dobrą elastyczność i odporność na warunki atmosferyczne folie TPU są szeroko stosowane w przemyśle, materiałach obuwniczych, dopasowaniu odzieży, motoryzacji, chemii, elektronice, medycynie i innych dziedzinach.
Czas publikacji: 05-02-2020