Çfarë është elastomeri poliuretani termoplastik?

Çfarë është elastomeri poliuretani termoplastik?

Elastomeri poliuretani është një shumëllojshmëri materialesh sintetike poliuretani (varietete të tjera i referohen shkumës poliuretani, ngjitësit poliuretani, veshjes poliuretani dhe fibrave poliuretani), dhe elastomeri poliuretani termoplastik është një nga tre llojet e elastomerit poliuretani. Njerëzit zakonisht e quajnë atë TPU (dy llojet e tjera kryesore të elastomerëve poliuretani janë elastomerët poliuretani të derdhur, të shkurtuar si CPU, dhe elastomerët poliuretani të përzier, të shkurtuar si MPU).

TPU është një lloj elastomeri poliuretani që mund të plastifikohet me anë të ngrohjes dhe të tretet me tretës. Krahasuar me CPU dhe MPU, TPU ka pak ose aspak lidhje kimike të kryqëzuara në strukturën e saj kimike. Zinxhiri i saj molekular është në thelb linear, por ka një sasi të caktuar të lidhjes fizike të kryqëzuar. Ky është elastomeri poliuretani termoplastik që është shumë karakteristik në strukturë.

Struktura dhe klasifikimi i TPU-së

Elastomeri poliuretani termoplastik është një polimer linear bllok (AB). A përfaqëson një poliol polimeri (ester ose polieter, peshë molekulare 1000~6000) me peshë të lartë molekulare, të quajtur zinxhir i gjatë; B përfaqëson një diol që përmban 2-12 atome karboni me zinxhir të drejtë, të quajtur zinxhir i shkurtër.

Në strukturën e elastomerit poliuretani termoplastik, segmenti A quhet segment i butë, i cili ka karakteristikat e fleksibilitetit dhe butësisë, duke e bërë TPU-në të ketë zgjatueshmëri; Zinxhiri i uretanit i gjeneruar nga reaksioni midis segmentit B dhe izocianatit quhet segment i fortë, i cili ka veti të ngurta dhe të forta. Duke rregulluar raportin e segmenteve A dhe B, prodhohen produkte TPU me veti të ndryshme fizike dhe mekanike.

Sipas strukturës së segmentit të butë, ai mund të ndahet në llojin e poliesterit, llojin e polieterit dhe llojin e butadienit, të cilët përkatësisht përmbajnë grup esteri, grup eteri ose grup buteni. Sipas strukturës së segmentit të fortë, ai mund të ndahet në llojin e uretanit dhe llojin e uretanit, të cilët përkatësisht merren nga zgjatuesit e zinxhirit të etilen glikolit ose zgjatuesit e zinxhirit të diaminës. Klasifikimi i zakonshëm ndahet në llojin e poliesterit dhe llojin e polieterit.

Cilat janë lëndët e para për sintezën e TPU-së?

(1) Polimer Diol

Dioli makromolekular me një peshë molekulare që varion nga 500 në 4000 dhe grupe bifunksionale, me një përmbajtje prej 50% deri në 80% në elastomerin TPU, luan një rol vendimtar në vetitë fizike dhe kimike të TPU-së.

Polimeri Diol i përshtatshëm për elastomerin TPU mund të ndahet në poliester dhe polieter: poliesteri përfshin politetrametilen, acid adipik glikol (PBA) ε PCL, PHC; Polieteret përfshijnë polioksipropilen eter glikol (PPG), tetrahidrofuran polieter glikol (PTMG), etj.

(2) Diizocianat

Pesha molekulare është e vogël, por funksioni është i jashtëzakonshëm, i cili jo vetëm luan rolin e lidhjes së segmentit të butë dhe segmentit të fortë, por gjithashtu i jep TPU-së veti të ndryshme fizike dhe mekanike të mira. Diizocianatet e aplikueshme në TPU janë: Metilen difenil diizocianat (MDI), metilen bis (-4-cikloheksil izocianat) (HMDI), p-fenildiizocianat (PPDI), 1,5-naftalen diizocianat (NDI), p-fenildimetil diizocianat (PXDI), etj.

(3) Zgjatues zinxhiri

Zgjatuesi i zinxhirit me një peshë molekulare prej 100~350, që i përket diolit me peshë të vogël molekulare, peshës së vogël molekulare, strukturës së hapur të zinxhirit dhe pa grup zëvendësuesish, është i favorshëm për të marrë fortësi të lartë dhe peshë të lartë skalare të TPU-së. Zgjatuesit e zinxhirit të përshtatshëm për TPU përfshijnë 1,4-butanediol (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzen (HQEE), 1,4-cikloheksandimetanol (CHDM), p-fenildimetilglikol (PXG), etj.

Zbatimi i modifikimit të TPU si agjent forcues

Për të ulur kostot e produktit dhe për të arritur performancë shtesë, elastomerët termoplastikë poliuretani mund të përdoren si agjentë fortësues që përdoren zakonisht për të forcuar materiale të ndryshme termoplastike dhe gome të modifikuar.

Për shkak të polaritetit të tij të lartë, poliuretani mund të jetë i pajtueshëm me rrëshira ose goma polare, siç është polietileni i klorinuar (CPE), i cili mund të përdoret për të bërë produkte mjekësore; Përzierja me ABS mund të zëvendësojë termoplastikat inxhinierike për përdorim; Kur përdoret në kombinim me polikarbonat (PC), ai ka veti të tilla si rezistenca ndaj vajit, rezistenca ndaj karburantit dhe rezistenca ndaj goditjeve, dhe mund të përdoret për të bërë karroceri makinash; Kur kombinohet me poliester, fortësia e tij mund të përmirësohet; Përveç kësaj, ai mund të jetë i pajtueshëm mirë me PVC, Polyoxymethylene ose PVDC; Poliuretan i poliesterit mund të jetë i pajtueshëm mirë me 15% gome nitrile ose 40% përzierje gome nitrile/PVC; Poliuretan i poliesterit mund të jetë gjithashtu i pajtueshëm mirë me ngjitës 40% përzierje gome nitrile/klorur polivinili; Ai gjithashtu mund të jetë i pajtueshëm me kopolimerë akrilonitril stiren (SAN); Ai mund të formojë struktura rrjeti ndërhyrës (IPN) me polisiloksan reaktive. Shumica dërrmuese e ngjitësve të përzier të përmendur më sipër janë prodhuar zyrtarisht.

Vitet e fundit, në Kinë ka pasur një rritje të kërkimeve mbi forcimin e POM nga TPU. Përzierja e TPU dhe POM jo vetëm që përmirëson rezistencën ndaj temperaturave të larta dhe vetitë mekanike të TPU, por gjithashtu e forcon ndjeshëm POM. Disa studiues kanë treguar se në testet e thyerjes në tërheqje, krahasuar me matricën POM, lidhja POM me TPU ka kaluar nga thyerja e brishtë në thyerje duktile. Shtimi i TPU gjithashtu i jep POM performancë të memories së formës. Rajoni kristalor i POM shërben si faza fikse e lidhjes së memories së formës, ndërsa rajoni amorf i TPU amorf dhe POM shërben si faza e kthyeshme. Kur temperatura e reagimit të rikuperimit është 165 ℃ dhe koha e rikuperimit është 120 sekonda, shkalla e rikuperimit të lidhjes arrin mbi 95%, dhe efekti i rikuperimit është më i miri.

TPU është e vështirë të jetë e pajtueshme me materiale polimerike jopolare si polietileni, polipropileni, goma etilen-propilen, goma butadien, goma izoprene ose pluhuri i mbetur i gomës, dhe nuk mund të përdoret për të prodhuar kompozite me performancë të mirë. Prandaj, metodat e trajtimit sipërfaqësor si plazma, korona, kimia e lagësht, prajmeri, flaka ose gazi reaktiv përdoren shpesh për këtë të fundit. Për shembull, American Air Products and Chemicals Company ka kryer trajtimin sipërfaqësor me gaz aktiv F2/O2 në pluhur të imët polietileni me peshë molekulare ultra të lartë me një peshë molekulare prej 3-5 milion, dhe e ka shtuar atë në elastomer poliuretani në një raport prej 10%, gjë që mund të përmirësojë ndjeshëm modulin e tij të përkuljes, rezistencën në tërheqje dhe rezistencën ndaj konsumimit. Dhe trajtimi sipërfaqësor me gaz aktiv F2/O2 mund të aplikohet edhe në fibrat e shkurtra të zgjatura në drejtim me një gjatësi prej 6-35 mm, gjë që mund të përmirësojë ngurtësinë dhe rezistencën ndaj grisjes së materialit kompozit.

Cilat janë fushat e aplikimit të TPU-së?

Në vitin 1958, Goodrich Chemical Company (tani e riemëruar Lubrizol) regjistroi për herë të parë markën TPU Estane. Gjatë 40 viteve të fundit, ka pasur më shumë se 20 marka në të gjithë botën, dhe secila markë ka disa seri produktesh. Aktualisht, prodhuesit kryesorë të lëndës së parë TPU në botë janë: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etj.

Si një elastomer i shkëlqyer, TPU ka një gamë të gjerë produktesh të prodhimit të mëtejshëm, të cilat përdoren gjerësisht në nevojat e përditshme, mallrat sportive, lodrat, materialet dekorative dhe fusha të tjera. Më poshtë janë disa shembuj.

① Materialet e këpucëve

TPU përdoret kryesisht për materialet e këpucëve për shkak të elasticitetit të shkëlqyer dhe rezistencës ndaj konsumimit. Produktet e këpucëve që përmbajnë TPU janë shumë më të rehatshme për t'u veshur sesa produktet e zakonshme të këpucëve, kështu që ato përdoren më gjerësisht në produktet e këpucëve të nivelit të lartë, veçanërisht në disa këpucë sportive dhe këpucë të përditshme.

② Tuba

Për shkak të butësisë, rezistencës së mirë në tërheqje, rezistencës ndaj ndikimit dhe rezistencës ndaj temperaturave të larta dhe të ulëta, tubat TPU përdoren gjerësisht në Kinë si tuba gazi dhe nafte për pajisje mekanike si avionë, tanke, automobila, motoçikleta dhe mjete makinerish.

③ Kabllo

TPU ofron rezistencë ndaj grisjes, rezistencë ndaj konsumimit dhe karakteristika të përkuljes, ku rezistenca ndaj temperaturave të larta dhe të ulëta është çelësi i performancës së kabllove. Pra, në tregun kinez, kabllot e përparuara si kabllot e kontrollit dhe kabllot e energjisë përdorin TPU për të mbrojtur materialet e veshjes së dizenjove komplekse të kabllove, dhe aplikimet e tyre po bëhen gjithnjë e më të përhapura.

④ Pajisje mjekësore

TPU është një material zëvendësues i PVC-së i sigurt, i qëndrueshëm dhe me cilësi të lartë, i cili nuk përmban ftalate dhe substanca të tjera kimike të dëmshme, dhe mund të migrojë në gjak ose lëngje të tjera në kateterin mjekësor ose çantën mjekësore duke shkaktuar efekte anësore. Për më tepër, TPU-ja e zhvilluar posaçërisht për gradën e nxjerrjes dhe gradën e injektimit mund të përdoret lehtësisht me pak debugging në pajisjet ekzistuese të PVC-së.

⑤ Automjete dhe mjete të tjera transporti

Duke ekstruduar dhe veshur të dyja anët e pëlhurës najloni me elastomer termoplastik poliuretani, mund të prodhohen gomone sulmi luftarak të fryrshme dhe gomone zbulimi që mbajnë 3-15 persona, me performancë shumë më të mirë sesa gomonet e fryrshme prej gome të vullkanizuar; Elastomeri termoplastik poliuretani i përforcuar me fibra qelqi mund të përdoret për të prodhuar pjesë të karrocerisë, siç janë pjesët e derdhura në të dyja anët e vetë makinës, veshjet e dyerve, parakolpët, shiritat anti-fërkim dhe grilat.