Какво е термопластичен полиуретанов еластомер?

Какво е термопластичен полиуретанов еластомер?

Полиуретановият еластомер е разнообразие от полиуретанов синтетичен материал (други разновидности се отнасят до полиуретанова пяна, полиуретаново лепило, полиуретаново покритие и полиуретаново влакно), а термопластичният полиуретанов еластомер е един от трите вида полиуретанов еластомер, хората обикновено го наричат ​​TPU ( други два основни вида полиуретанови еластомери се леят полиуретанови еластомери, съкратено CPU, и смесени полиуретанови еластомери, съкратено MPU).

TPU е вид полиуретанов еластомер, който може да бъде пластифициран чрез нагряване и разтворен от разтворител. В сравнение с CPU и MPU, TPU има малко или никакво химическо кръстосано свързване в своята химическа структура. Неговата молекулярна верига е основно линейна, но има известно физическо омрежване. Това е термопластичен полиуретанов еластомер, който е много характерен по структура.

Устройство и класификация на ТПУ

Термопластичният полиуретанов еластомер е (AB) блок линеен полимер. А представлява полимер полиол (естер или полиетер, молекулно тегло от 1000~6000) с високо молекулно тегло, наречено дълга верига; B представлява диол, съдържащ 2-12 въглеродни атома с права верига, наречен къса верига.

В структурата на термопластичния полиуретанов еластомер сегмент А се нарича мек сегмент, който има характеристиките на гъвкавост и мекота, което прави TPU разтегаем; Уретановата верига, генерирана от реакцията между В сегмента и изоцианата, се нарича твърд сегмент, който има както твърди, така и твърди свойства. Чрез регулиране на съотношението на A и B сегменти се произвеждат TPU продукти с различни физични и механични свойства.

Според структурата на мекия сегмент, той може да бъде разделен на тип полиестер, тип полиетер и тип бутадиен, които съответно съдържат естерна група, етерна група или бутенова група. Според структурата на твърдия сегмент, той може да бъде разделен на тип уретан и тип уретан урея, които се получават съответно от удължители на веригата на етилен гликол или удължители на диамин верига. Общата класификация е разделена на тип полиестер и тип полиетер.

Какви са суровините за синтез на TPU?

(1) Полимерен диол

Макромолекулен диол с молекулно тегло в диапазона от 500 до 4000 и бифункционални групи със съдържание от 50% до 80% в TPU еластомера играе решаваща роля във физичните и химичните свойства на TPU.

Полимерният диол, подходящ за TPU еластомер, може да бъде разделен на полиестер и полиетер: полиестерът включва политетраметилен адипинова киселина гликол (PBA) ε PCL, PHC; Полиетерите включват полиоксипропилен етер гликол (PPG), тетрахидрофуран полиетер гликол (PTMG) и др.

(2) Диизоцианат

Молекулното тегло е малко, но функцията е изключителна, която не само играе ролята на свързване на мекия сегмент и твърдия сегмент, но също така придава на TPU различни добри физични и механични свойства. Диизоцианатите, приложими към TPU, са: метилен дифенил диизоцианат (MDI), метилен бис (-4-циклохексил изоцианат) (HMDI), р-фенилдиизоцианат (PPDI), 1,5-нафталин диизоцианат (NDI), р-фенилдиметил диизоцианат ( PXDI) и др.

(3) Удължител на веригата

Удължителят на веригата с молекулно тегло 100~350, принадлежащ към диол с малка молекула, малко молекулно тегло, отворена верижна структура и без заместителна група е благоприятен за получаване на висока твърдост и високо скаларно тегло на TPU. Удължителите на веригата, подходящи за TPU, включват 1,4-бутандиол (BDO), 1,4-бис (2-хидроксиетокси) бензен (HQEE), 1,4-циклохександиметанол (CHDM), р-фенилдиметилгликол (PXG) и др.

Модифициране Приложение на TPU като втвърдяващ агент

За да се намалят разходите за продукта и да се получи допълнителна производителност, полиуретановите термопластични еластомери могат да се използват като често използвани втвърдяващи агенти за втвърдяване на различни термопластични и модифицирани каучукови материали.

Поради високата си полярност, полиуретанът може да бъде съвместим с полярни смоли или каучуци, като хлориран полиетилен (CPE), който може да се използва за производство на медицински продукти; Смесването с ABS може да замени инженерните термопласти за употреба; Когато се използва в комбинация с поликарбонат (PC), той има свойства като устойчивост на масло, устойчивост на гориво и устойчивост на удар и може да се използва за производство на каросерии на автомобили; Когато се комбинира с полиестер, неговата здравина може да се подобри; В допълнение, той може да бъде добре съвместим с PVC, полиоксиметилен или PVDC; Полиестерният полиуретан може да бъде добре съвместим с 15% нитрилен каучук или 40% нитрилен каучук/PVC смес; Полиетер полиуретанът също може да бъде добре съвместим с лепило от смес от 40% нитрилен каучук/поливинилхлорид; Може също така да бъде съвместим със съполимери на акрилонитрил стирен (SAN); Той може да образува взаимопроникващи мрежови (IPN) структури с реактивни полисилоксани. По-голямата част от гореспоменатите смесени лепила вече са официално произведени.

През последните години има нарастващи изследвания за закаляването на POM от TPU в Китай. Смесването на TPU и POM не само подобрява устойчивостта на висока температура и механичните свойства на TPU, но също така значително заздравява POM. Някои изследователи са показали, че при тестовете за счупване на опън, в сравнение с POM матрицата, POM сплавта с TPU е преминала от крехко счупване към пластично счупване. Добавянето на TPU също дава на POM производителност за памет на формата. Кристалната област на POM служи като фиксирана фаза на сплавта с памет за формата, докато аморфната област на аморфния TPU и POM служи като обратима фаза. Когато температурата на реакция на възстановяване е 165 ℃ и времето за възстановяване е 120 секунди, степента на възстановяване на сплавта достига над 95%, а ефектът на възстановяване е най-добрият.

TPU трудно може да бъде съвместим с неполярни полимерни материали като полиетилен, полипропилен, етиленпропиленов каучук, бутадиенов каучук, изопренов каучук или отпадъчен каучук на прах и не може да се използва за производство на композити с добра производителност. Поради това за последното често се използват методи за повърхностна обработка като плазма, корона, мокра химия, грунд, пламък или реактивен газ. Например, American Air Products and Chemicals Company е извършила F2/O2 повърхностна обработка с активен газ върху полиетиленов фин прах с ултрависоко молекулно тегло с молекулно тегло 3-5 милиона и го е добавил към полиуретанов еластомер в съотношение 10 %, което може значително да подобри неговия модул на огъване, якост на опън и устойчивост на износване. А повърхностната обработка на F2/O2 с активен газ може да се приложи и към насочено удължени къси влакна с дължина 6-35 mm, което може да подобри твърдостта и якостта на скъсване на композитния материал.

Какви са областите на приложение на TPU?

През 1958 г. Goodrich Chemical Company (сега преименувана на Lubrizol) регистрира TPU марката Estane за първи път. През последните 40 години е имало повече от 20 марки по целия свят и всяка марка има няколко серии продукти. В момента основните производители на TPU суровини в света са: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding и др.

Като отличен еластомер, TPU има широка гама от продукти надолу по веригата, които се използват широко в ежедневни нужди, спортни стоки, играчки, декоративни материали и други области. По-долу има няколко примера.

① Материали за обувки

TPU се използва главно за материали за обувки поради отличната си еластичност и устойчивост на износване. Обувните продукти, съдържащи TPU, са много по-удобни за носене от обикновените обувни продукти, така че те се използват по-широко в обувните продукти от висок клас, особено някои спортни обувки и ежедневни обувки.

② Маркучи

Благодарение на своята мекота, добра якост на опън, якост на удар и устойчивост на високи и ниски температури, TPU маркучите се използват широко в Китай като газови и маслени маркучи за механично оборудване като самолети, танкове, автомобили, мотоциклети и машинни инструменти.

③ Кабел

TPU осигурява устойчивост на разкъсване, устойчивост на износване и характеристики на огъване, като устойчивостта на висока и ниска температура е ключът към производителността на кабела. Така че на китайския пазар усъвършенстваните кабели като кабели за управление и захранващи кабели използват TPU за защита на материалите за покритие на сложни дизайни на кабели и техните приложения стават все по-широко разпространени.

④ Медицински изделия

TPU е безопасен, стабилен и висококачествен PVC заместител, който няма да съдържа фталат и други вредни химически вещества и ще мигрира към кръвта или други течности в медицинския катетър или медицинска чанта, за да причини странични ефекти. Освен това, специално разработеният TPU тип за екструдиране и инжектиране може лесно да се използва с малко отстраняване на грешки в съществуващото PVC оборудване.

⑤ Превозни средства и други транспортни средства

Чрез екструдиране и покриване на двете страни на найлонова тъкан с полиуретанов термопластичен еластомер могат да бъдат направени надуваеми салове за бойни атаки и разузнавателни салове, превозващи 3-15 души, с много по-добра производителност от надуваемите салове от вулканизирана гума; Полиуретановият термопластичен еластомер, подсилен със стъклени влакна, може да се използва за направата на компоненти на каросерията като формовани части от двете страни на самата кола, кори на врати, брони, антифрикционни ленти и решетки.