Hva er termoplastisk polyuretanelastomer?

Hva er termoplastisk polyuretanelastomer?

Polyuretanelastomer er en rekke syntetiske polyuretanmaterialer (andre varianter refererer til polyuretanskum, polyuretanlim, polyuretanbelegg og polyuretanfiber), og termoplastisk polyuretan-elastomer er en av de tre typene polyuretan-elastomer, folk refererer vanligvis til det som TPU (den andre to hovedtyper av polyuretanelastomerer er støpte polyuretanelastomerer, forkortet CPU, og blandede polyuretanelastomerer, forkortet MPU).

TPU er en slags polyuretanelastomer som kan mykgjøres ved oppvarming og løses opp av løsemiddel. Sammenlignet med CPU og MPU har TPU liten eller ingen kjemisk tverrbinding i sin kjemiske struktur. Dens molekylære kjede er i utgangspunktet lineær, men det er en viss mengde fysisk tverrbinding. Dette er den termoplastiske polyuretanelastomeren som er svært karakteristisk i strukturen.

Struktur og klassifisering av TPU

Termoplastisk polyuretanelastomer er en (AB) blokk-lineær polymer. A representerer en polymerpolyol (ester eller polyeter, molekylvekt 1000~6000) med høy molekylvekt, kalt langkjedet; B representerer en diol som inneholder 2-12 rettkjedede karbonatomer, kalt en kortkjedet.

I strukturen til termoplastisk polyuretanelastomer kalles segment A mykt segment, som har egenskapene til fleksibilitet og mykhet, noe som gjør at TPU har forlengbarhet; Uretankjeden som genereres av reaksjonen mellom B-segmentet og isocyanat kalles et hardt segment, som har både stive og harde egenskaper. Ved å justere forholdet mellom A- og B-segmenter lages TPU-produkter med forskjellige fysiske og mekaniske egenskaper.

I henhold til den myke segmentstrukturen kan den deles inn i polyestertype, polyetertype og butadientype, som henholdsvis inneholder estergruppe, etergruppe eller butengruppe. I henhold til den harde segmentstrukturen kan den deles inn i uretantype og uretanureatype, som henholdsvis er hentet fra etylenglykolkjedeforlengere eller diaminkjedeforlengere. Den vanlige klassifiseringen er delt inn i polyestertype og polyetertype.

Hva er råvarene for TPU-syntese?

(1) Polymer Diol

Makromolekylær diol med en molekylvekt fra 500 til 4000 og bifunksjonelle grupper, med et innhold på 50% til 80% i TPU-elastomer, spiller en avgjørende rolle i de fysiske og kjemiske egenskapene til TPU.

Polymeren Diol egnet for TPU-elastomer kan deles inn i polyester og polyeter: polyester inkluderer polytetrametylen Adipinsyreglykol (PBA) ε PCL, PHC; Polyetere inkluderer polyoksypropyleneterglykol (PPG), tetrahydrofuranpolyeterglykol (PTMG), etc.

(2) Diisocyanat

Molekylvekten er liten, men funksjonen er enestående, som ikke bare spiller rollen som å forbinde det myke segmentet og det harde segmentet, men også gir TPU'en forskjellige gode fysiske og mekaniske egenskaper. Diisocyanatene som gjelder for TPU er: Metylendifenyldiisocyanat (MDI), metylenbis (-4-cykloheksylisocyanat) (HMDI), p-fenyldiisocyanat (PPDI), 1,5-naftalendiisocyanat (NDI), p-fenyldimetyldiisocyanat ( PXDI), etc.

(3) Kjedeforlenger

Kjedeforlengeren med en molekylvekt på 100 ~ 350, som tilhører liten molekylær diol, liten molekylvekt, åpen kjedestruktur og ingen substituentgruppe bidrar til å oppnå høy hardhet og høy skalarvekt av TPU. Kjedeforlengerne som er egnet for TPU inkluderer 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hydroksyetoksy) benzen (HQEE), 1,4-cykloheksandimetanol (CHDM), p-fenyldimetylglykol (PXG), etc.

Modifikasjon Anvendelse av TPU som et herdemiddel

For å redusere produktkostnadene og oppnå ytterligere ytelse, kan termoplastiske polyuretan-elastomerer brukes som vanlig brukte herdemidler for å herde forskjellige termoplastiske og modifiserte gummimaterialer.

På grunn av sin høye polaritet kan polyuretan være kompatibelt med polare harpikser eller gummier, for eksempel klorert polyetylen (CPE), som kan brukes til å lage medisinske produkter; Blanding med ABS kan erstatte teknisk termoplast for bruk; Når den brukes i kombinasjon med polykarbonat (PC), har den egenskaper som oljemotstand, drivstoffmotstand og slagfasthet, og kan brukes til å lage bilkarosserier; Når den kombineres med polyester, kan dens seighet forbedres; I tillegg kan den være godt kompatibel med PVC, polyoksymetylen eller PVDC; Polyesterpolyuretan kan være godt kompatibel med 15 % nitrilgummi eller 40 % nitrilgummi/PVC-blanding; Polyeterpolyuretan kan også være godt forenlig med 40 % nitrilgummi/polyvinylkloridblandingslim; Det kan også være kompatibelt med akrylnitrilstyren (SAN) kopolymerer; Det kan danne interpenetrerende nettverk (IPN) strukturer med reaktive polysiloksaner. De aller fleste av de ovenfor nevnte blandede limene er allerede offisielt produsert.

De siste årene har det vært en økende forskning på herding av POM av TPU i Kina. Blandingen av TPU og POM forbedrer ikke bare høytemperaturmotstanden og de mekaniske egenskapene til TPU, men styrker også POM betydelig. Noen forskere har vist at i strekkbruddtester, sammenlignet med POM-matrise, har POM-legeringen med TPU gått over fra sprø brudd til duktil brudd. Tillegget av TPU gir også POM formminneytelse. Den krystallinske regionen til POM fungerer som den faste fasen av formminnelegeringen, mens den amorfe regionen av amorf TPU og POM fungerer som den reversible fasen. Når utvinningsresponstemperaturen er 165 ℃ og gjenopprettingstiden er 120 sekunder, når utvinningsgraden til legeringen over 95 %, og utvinningseffekten er best.

TPU er vanskelig å være kompatibel med ikke-polare polymermaterialer som polyetylen, polypropylen, etylenpropylengummi, butadiengummi, isoprengummi eller avfallsgummipulver, og kan ikke brukes til å produsere kompositter med god ytelse. Derfor brukes ofte overflatebehandlingsmetoder som plasma, korona, våtkjemi, primer, flamme eller reaktiv gass for sistnevnte. For eksempel har American Air Products and Chemicals Company utført F2/O2 aktiv gassoverflatebehandling på ultrahøymolekylær polyetylen-fint pulver med en molekylvekt på 3-5 millioner, og tilsatt det til polyuretan-elastomer i et forhold på 10 %, som kan forbedre bøyemodulen, strekkstyrken og slitestyrken betydelig. Og F2/O2-aktiv gassoverflatebehandling kan også påføres de retningsmessige langstrakte korte fibrene med en lengde på 6-35 mm, noe som kan forbedre stivheten og rivseigheten til komposittmaterialet.

Hva er bruksområdene til TPU?

I 1958 registrerte Goodrich Chemical Company (nå omdøpt til Lubrizol) TPU-merket Estane for første gang. I løpet av de siste 40 årene har det vært mer enn 20 merkenavn rundt om i verden, og hvert merke har flere serier med produkter. For tiden er de viktigste TPU-råvareprodusentene i verden: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

Som en utmerket elastomer har TPU et bredt spekter av nedstrømsprodukter, som er mye brukt i daglige nødvendigheter, sportsartikler, leker, dekorative materialer og andre felt. Nedenfor er noen eksempler.

① Skomaterialer

TPU brukes hovedsakelig til skomaterialer på grunn av sin utmerkede elastisitet og slitestyrke. Fottøyprodukter som inneholder TPU er mye mer behagelige å ha på seg enn vanlige fottøyprodukter, så de er mer utbredt i avanserte fottøyprodukter, spesielt noen sportssko og fritidssko.

② Slanger

På grunn av sin mykhet, gode strekkstyrke, slagstyrke og motstand mot høye og lave temperaturer, er TPU-slanger mye brukt i Kina som gass- og oljeslanger for mekanisk utstyr som fly, tanker, biler, motorsykler og maskinverktøy.

③ Kabel

TPU gir rivemotstand, slitestyrke og bøyeegenskaper, med høy- og lavtemperaturmotstand som nøkkelen til kabelytelse. Så i det kinesiske markedet bruker avanserte kabler som kontrollkabler og strømkabler TPU-er for å beskytte beleggsmaterialene til komplekse kabeldesigner, og deres anvendelser blir stadig mer utbredt.

④ Medisinsk utstyr

TPU er et trygt, stabilt og høykvalitets PVC-erstatningsmateriale, som ikke vil inneholde ftalat og andre kjemiske skadelige stoffer, og vil migrere til blodet eller andre væsker i det medisinske kateteret eller medisinske posen for å forårsake bivirkninger. Dessuten kan den spesialutviklede ekstruderings- og injeksjonskvaliteten TPU enkelt brukes med litt feilsøking i det eksisterende PVC-utstyret.

⑤ Kjøretøy og andre transportmidler

Ved å ekstrudere og belegge begge sider av nylonstoff med polyuretan termoplastisk elastomer, kan oppblåsbare kampflåter og rekognoseringsflåter som frakter 3-15 personer lages, med mye bedre ytelse enn vulkanisert gummi oppblåsbare flåter; Polyuretan termoplastisk elastomer forsterket med glassfiber kan brukes til å lage karosserikomponenter som støpte deler på begge sider av selve bilen, dørskinn, støtfangere, antifriksjonslister og gitter.