W 1958 roku firma Goodrich Chemical Company (obecnie przemianowana na Lubrizol) po raz pierwszy zarejestrowała markę TPU Estane. W ciągu ostatnich 40 lat na całym świecie istniało ponad 20 marek, a każda marka ma kilka serii produktów. Obecnie do producentów surowców TPU należą głównie BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical itp.
1. Kategoria TPU
Zgodnie ze strukturą miękkiego segmentu można go podzielić na typ poliestrowy, polieterowy i butadienowy, które zawierają odpowiednio grupę estrową, grupę eterową lub grupę butenową.
Ze względu na strukturę twardego segmentu można go podzielić na typ uretanowy i uretanowo-mocznikowy, które odpowiednio otrzymuje się z przedłużaczy łańcucha glikolu etylenowego lub przedłużaczy łańcucha diaminy. Powszechna klasyfikacja dzieli się na typ poliestrowy i typ polieterowy.
W zależności od obecności lub braku sieciowania można go podzielić na czysty termoplast i półtermoplastyk.
Ten pierwszy ma czystą strukturę liniową i nie ma wiązań sieciujących; Ten ostatni zawiera niewielką ilość wiązań usieciowanych, takich jak ester kwasu allofanowego.
Ze względu na zastosowanie wyrobów gotowych można je podzielić na części profilowane (różne elementy maszyn), rury (osłony, profile prętowe), folie (blachy, cienkie blachy), kleje, powłoki, włókna itp.
2, Synteza TPU
TPU należy do poliuretanów pod względem budowy molekularnej. Jak więc to się zagregowało?
Według różnych procesów syntezy dzieli się go głównie na polimeryzację w masie i polimeryzację w roztworze.
W polimeryzacji w masie można ją również podzielić na metodę prepolimeryzacji i metodę jednoetapową opartą na obecności lub braku reakcji wstępnej:
Metoda prepolimeryzacji obejmuje reakcję diizocyjanianu z makrocząsteczkowymi diolami przez pewien okres czasu przed dodaniem przedłużenia łańcucha w celu wytworzenia TPU;
Metoda jednoetapowa polega na jednoczesnym mieszaniu i reagowaniu wielkocząsteczkowych dioli, diizocyjanianów i przedłużaczy łańcucha w celu wytworzenia TPU.
Polimeryzacja w roztworze polega najpierw na rozpuszczeniu diizocyjanianu w rozpuszczalniku, następnie dodaniu makrocząsteczkowych dioli w celu przereagowania przez pewien okres czasu, a na koniec dodaniu przedłużaczy łańcucha w celu wytworzenia TPU.
Rodzaj miękkiego segmentu TPU, masa cząsteczkowa, zawartość twardych lub miękkich segmentów oraz stan agregacji TPU mogą wpływać na gęstość TPU, o gęstości około 1,10-1,25 i nie ma znaczącej różnicy w porównaniu z innymi gumami i tworzywami sztucznymi.
Przy tej samej twardości gęstość TPU typu polieterowego jest niższa niż gęstość TPU typu poliestrowego.
3, Przetwarzanie TPU
Cząstki TPU wymagają różnych procesów w celu wytworzenia produktu końcowego, głównie z wykorzystaniem metod topienia i rozpuszczania do przetwarzania TPU.
Obróbka topienia jest procesem powszechnie stosowanym w przemyśle tworzyw sztucznych, takim jak mieszanie, walcowanie, wytłaczanie, rozdmuchiwanie i formowanie;
Przetwarzanie roztworu to proces przygotowania roztworu poprzez rozpuszczenie cząstek w rozpuszczalniku lub bezpośrednią polimeryzację ich w rozpuszczalniku, a następnie powlekanie, przędzenie i tak dalej.
Produkt końcowy wykonany z TPU na ogół nie wymaga reakcji sieciowania wulkanizacyjnego, co może skrócić cykl produkcyjny i poddać recyklingowi odpady.
4, Wydajność TPU
TPU ma wysoki moduł, wysoką wytrzymałość, duże wydłużenie i elastyczność, doskonałą odporność na zużycie, odporność na olej, odporność na niskie temperatury i odporność na starzenie.
Wysoka wytrzymałość na rozciąganie, duże wydłużenie i niski współczynnik trwałego odkształcenia przy długotrwałym ściskaniu to znaczące zalety TPU.
XiaoU omówi głównie właściwości mechaniczne TPU pod kątem takich aspektów, 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 przedstawionych na poniższym rysunku widać, że wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie TPU typu polieterowego są znacznie lepsze niż tworzywa sztucznego i gumy z polichlorku winylu.
Ponadto TPU może spełniać wymagania przemysłu spożywczego z niewielką ilością dodatków lub bez nich podczas przetwarzania, co jest również trudne do osiągnięcia w przypadku innych materiałów, takich jak PVC i guma.
Odporność jest bardzo wrażliwa na temperaturę
Sprężystość TPU odnosi się do stopnia, w jakim szybko powraca do swojego pierwotnego stanu po usunięciu naprężeń odkształcających, wyrażonego jako energia odzyskiwania, która jest stosunkiem pracy wycofania odkształcenia do pracy wymaganej do wytworzenia odkształcenia. Jest to funkcja modułu dynamicznego i tarcia wewnętrznego ciała sprężystego i jest bardzo wrażliwa na temperaturę.
Odbicie maleje wraz ze spadkiem temperatury, aż do pewnej temperatury, a elastyczność ponownie gwałtownie wzrasta. Ta temperatura jest temperaturą krystalizacji miękkiego segmentu, która jest określona przez strukturę wielkocząsteczkowego diolu. TPU typu polieterowego jest niższy niż TPU typu poliestrowego. W temperaturach niższych od temperatury krystalizacji elastomer staje się bardzo twardy i traci elastyczność. Dlatego sprężystość jest podobna do odbicia od powierzchni twardego metalu.
Zakres twardości to Shore A60-D80
Twardość jest wskaźnikiem odporności materiału na odkształcenia, zadrapania i zadrapania.
Twardość TPU mierzy się zwykle za pomocą twardościomierzy Shore A i Shore D, przy czym Shore A stosuje się do miękkich TPU, a Shore D stosuje się do twardszych TPU.
Twardość TPU można regulować, dostosowując proporcje miękkich i twardych segmentów łańcucha. Dlatego TPU ma stosunkowo szeroki zakres twardości, od Shore A60-D80, obejmujący twardość gumy i tworzyw sztucznych, oraz charakteryzuje się wysoką elastycznością w całym zakresie twardości.
Wraz ze zmianą twardości niektóre właściwości TPU mogą ulec zmianie. Na przykład zwiększenie twardości TPU spowoduje zmiany wydajności, takie jak zwiększony moduł sprężystości i wytrzymałość na rozdarcie, zwiększoną sztywność i naprężenia ściskające (nośność), zmniejszone wydłużenie, zwiększoną gęstość i dynamiczne wytwarzanie ciepła oraz zwiększoną odporność na środowisko.
5, zastosowanie TPU
Jako doskonały elastomer, TPU ma szeroki zakres dalszych zastosowań i jest szeroko stosowany w artykułach codziennego użytku, artykułach sportowych, zabawkach, materiałach dekoracyjnych i innych dziedzinach.
Materiały obuwnicze
TPU jest stosowany głównie w materiałach obuwniczych ze względu na jego doskonałą elastyczność i odporność na zużycie. Produkty obuwnicze zawierające TPU są znacznie wygodniejsze w noszeniu niż zwykłe produkty obuwnicze, dlatego coraz częściej znajdują zastosowanie w wyrobach obuwniczych z wyższej półki, zwłaszcza w niektórych butach sportowych i butach codziennych.
wąż gumowy
Ze względu na swoją miękkość, dobrą wytrzymałość na rozciąganie, udarność oraz odporność na wysokie i niskie temperatury, węże TPU są szeroko stosowane w Chinach jako węże do gazu i oleju do urządzeń mechanicznych, takich jak samoloty, czołgi, samochody, motocykle i obrabiarki.
kabel
TPU zapewnia odporność na rozdarcie, 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 w skomplikowanych konstrukcjach kabli, a ich zastosowania stają się coraz bardziej powszechne.
Urządzenia medyczne
TPU to bezpieczny, stabilny i wysokiej jakości materiał zastępczy PVC, który nie zawiera ftalanów ani innych szkodliwych substancji chemicznych i będzie migrował do krwi lub innych płynów znajdujących się w cewniku medycznym lub torbie medycznej, powodując skutki uboczne. Jest to również specjalnie opracowany TPU do wytłaczania i wtryskiwania.
film
Folia TPU to cienka folia wykonana z granulowanego materiału TPU w specjalnych procesach, takich jak walcowanie, odlewanie, rozdmuchiwanie 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, krawiectwa odzieży, motoryzacji, chemicznej, elektronicznej, medycznej i innych dziedzinach.
Czas publikacji: 05 lutego 2020 r