През 1958 г. Goodrich Chemical Company (сега преименувана на Lubrizol) регистрира за първи път марката TPU Estane. През последните 40 години по света има повече от 20 марки, като всяка марка има няколко серии продукти. В момента производителите на суровини за TPU включват основно BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical и др.
1. Категория на TPU
Според структурата на меките сегменти, те могат да бъдат разделени на полиестерни, полиетерови и бутадиенови, които съответно съдържат естерна група, етерна група или бутенова група.
Според структурата на твърдия сегмент, той може да бъде разделен на уретанов тип и уретаново-уреен тип, които се получават съответно от етиленгликолови удължители на веригата или диаминни удължители на веригата. Общата класификация е полиестерен тип и полиетерен тип.
Според наличието или отсъствието на омрежване, те могат да бъдат разделени на чисти термопластични и полутермопластични.
Първият има чисто линейна структура и няма омрежени връзки; Вторият съдържа малко количество омрежени връзки, като например естер на алофанова киселина.
Според употребата на готовите продукти, те могат да бъдат разделени на профилни части (различни машинни елементи), тръби (обвивки, профили), фолиа (листове, тънки плочи), лепила, покрития, влакна и др.
2. Синтез на TPU
TPU принадлежи към полиуретана по отношение на молекулярната структура. И така, как се е агрегирал?
Според различните процеси на синтез, тя се разделя главно на полимеризация в насипно състояние и полимеризация в разтвор.
При полимеризацията в насипно състояние, тя може да бъде разделена и на метод на предварителна полимеризация и едноетапен метод, базиран на наличието или отсъствието на предварителна реакция:
Методът на предполимеризация включва реакция на диизоцианат с макромолекулни диоли за определен период от време, преди да се добави удължаване на веригата, за да се получи TPU;
Едноетапният метод включва едновременно смесване и реагиране на макромолекулни диоли, диизоцианати и удължители на веригата, за да се образува TPU.
Полимеризацията в разтвор включва първо разтваряне на диизоцианат в разтворител, след това добавяне на макромолекулни диоли за реакция за определен период от време и накрая добавяне на удължаващи веригата вещества за генериране на TPU.
Видът на мекия сегмент на TPU, молекулното тегло, съдържанието на твърди или меки сегменти и агрегационното състояние на TPU могат да повлияят на плътността на TPU, като тя е приблизително 1,10-1,25 и няма съществена разлика в сравнение с други каучуци и пластмаси.
При същата твърдост, плътността на полиетерния тип TPU е по-ниска от тази на полиестерния тип TPU.
3. Обработка на ТПУ
TPU частиците изискват различни процеси за образуване на крайния продукт, главно чрез използване на методи на топене и разтваряне за обработка на TPU.
Обработката чрез топене е често използван процес в пластмасовата индустрия, като например смесване, валцоване, екструдиране, формоване чрез раздуване и формоване;
Обработката с разтвор е процесът на приготвяне на разтвор чрез разтваряне на частици в разтворител или директно полимеризиране в разтворител, след което нанасяне на покритие, предене и т.н.
Крайният продукт, произведен от TPU, обикновено не изисква реакция на вулканизация-омрежване, което може да съкрати производствения цикъл и да рециклира отпадъчните материали.
4、 Производителност на TPU
TPU има висок модул, висока якост, високо удължение и еластичност, отлична износоустойчивост, маслоустойчивост, устойчивост на ниски температури и устойчивост на стареене.
Високата якост на опън, високото удължение и ниската степен на дългосрочна трайна деформация при натиск са значителни предимства на TPU.
XiaoU ще разгледа основно механичните свойства на TPU от аспекти като якост на опън и удължение, еластичност, твърдост и др.
Висока якост на опън и високо удължение
TPU има отлична якост на опън и удължение. От данните на фигурата по-долу можем да видим, че якостта на опън и удължението на TPU от полиетер са много по-добри от тези на поливинилхлоридната пластмаса и гумата.
Освен това, TPU може да отговори на изискванията на хранителната промишленост с малко или никакви добавки, добавени по време на обработката, което е трудно за постигане и за други материали като PVC и каучук.
Устойчивостта е много чувствителна към температурата
Устойчивостта на TPU се отнася до степента, до която той бързо се възстановява до първоначалното си състояние след облекчаване на деформационното напрежение, изразена като енергия на възстановяване, която е съотношението на работата по деформационно свиване към работата, необходима за предизвикване на деформация. Тя е функция на динамичния модул и вътрешното триене на еластичното тяло и е много чувствителна към температурата.
Отскокът намалява с понижаването на температурата до определена температура, след което еластичността отново бързо се увеличава. Тази температура е температурата на кристализация на мекия сегмент, която се определя от структурата на макромолекулния диол. TPU от полиетер тип е по-ниска от TPU от полиестер тип. При температури под температурата на кристализация, еластомерът става много твърд и губи еластичността си. Следователно, еластичността е подобна на отскока от повърхността на твърд метал.
Диапазонът на твърдост е по Шор A60-D80
Твърдостта е показател за способността на материала да устои на деформация, надраскване и повреждане.
Твърдостта на TPU обикновено се измерва с помощта на твърдомери по Shore A и Shore D, като Shore A се използва за по-меки TPU, а Shore D - за по-твърди TPU.
Твърдостта на TPU може да се регулира чрез регулиране на съотношението на меките и твърдите верижни сегменти. Следователно, TPU има относително широк диапазон на твърдост, вариращ от Shore A60-D80, обхващащ твърдостта на каучука и пластмасата, и има висока еластичност в целия диапазон на твърдост.
С промяната на твърдостта, някои свойства на TPU могат да се променят. Например, увеличаването на твърдостта на TPU ще доведе до промени в характеристиките, като например повишен модул на опън и якост на разкъсване, повишена твърдост и напрежение на натиск (товароносимост), намалено удължение, повишена плътност и динамично генериране на топлина, както и повишена устойчивост на околната среда.
5. Приложение на TPU
Като отличен еластомер, TPU има широка гама от продуктови насоки и се използва широко в стоки от първа необходимост, спортни стоки, играчки, декоративни материали и други области.
Материали за обувки
TPU се използва главно за материали за обувки поради отличната си еластичност и износоустойчивост. Обувните продукти, съдържащи TPU, са много по-удобни за носене от обикновените обувки, така че те се използват по-широко във висок клас обувки, особено в някои спортни и ежедневни обувки.
маркуч
Поради своята мекота, добра якост на опън, ударна якост и устойчивост на високи и ниски температури, TPU маркучите се използват широко в Китай като газови и нефтени маркучи за механично оборудване, като самолети, танкове, автомобили, мотоциклети и машинни инструменти.
кабел
TPU осигурява устойчивост на разкъсване, износоустойчивост и характеристики на огъване, като устойчивостта на високи и ниски температури е ключова за производителността на кабела. Така че на китайския пазар, съвременните кабели, като контролни кабели и силови кабели, използват TPU за защита на покритията на сложни кабелни конструкции и приложенията им стават все по-широко разпространени.
Медицински изделия
TPU е безопасен, стабилен и висококачествен заместител на PVC, който не съдържа фталати и други химически вредни вещества и ще мигрира в кръвта или други течности в медицинския катетър или медицинската торбичка, причинявайки странични ефекти. Също така е специално разработен TPU от екструдиран и инжекционен клас.
филм
TPU фолиото е тънък слой, изработен от TPU гранулиран материал чрез специални процеси като валцоване, леене, издухване и нанасяне на покритие. Поради високата си якост, износоустойчивост, добра еластичност и устойчивост на атмосферни влияния, TPU фолиата се използват широко в различни промишлености, материали за обувки, облекло, автомобилостроене, химическа, електронна, медицинска и други области.
Време на публикуване: 05 февруари 2020 г.