1958. gadā uzņēmums Goodrich Chemical Company (tagad pārdēvēts par Lubrizol) pirmo reizi reģistrēja TPU zīmolu Estane. Pēdējo 40 gadu laikā visā pasaulē ir bijuši vairāk nekā 20 zīmolu nosaukumi, un katram zīmolam ir vairākas produktu sērijas. Pašlaik TPU izejvielu ražotāji galvenokārt ir BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical u.c.
1. TPU kategorija
Saskaņā ar mīksto segmentu struktūru to var iedalīt poliestera, poliētera un butadiēna tipa, kas attiecīgi satur estera grupu, ētera grupu vai butēna grupu.
Atbilstoši cieto segmentu struktūrai to var iedalīt uretāna un uretāna urīnvielas tipa, kas attiecīgi tiek iegūti no etilēnglikola ķēdes pagarinātājiem vai diamīna ķēdes pagarinātājiem. Vispārpieņemtā klasifikācija ir iedalīta poliestera un poliētera tipa.
Atkarībā no šķērssaistīšanas klātbūtnes vai neesamības to var iedalīt tīrā termoplastā un daļēji termoplastā.
Pirmajam ir tīra lineāra struktūra un nav šķērssaistītu saišu; pēdējais satur nelielu daudzumu šķērssaistītu saišu, piemēram, alopānskābes esteri.
Pēc gatavo izstrādājumu pielietojuma tos var iedalīt profilētās detaļās (dažādi mašīnu elementi), caurulēs (apvalki, stieņu profili), plēvēs (loksnes, plānas plāksnes), līmēs, pārklājumos, šķiedrās utt.
2. TPU sintēze
TPU molekulārās struktūras ziņā pieder poliuretānam. Tātad, kā tas ir veidojies agregātu veidā?
Saskaņā ar dažādiem sintēzes procesiem to galvenokārt iedala masas polimerizācijā un šķīduma polimerizācijā.
Masveida polimerizācijā to var iedalīt arī pirmspolimerizācijas metodē un vienpakāpes metodē, pamatojoties uz pirmsreakcijas klātbūtni vai neesamību:
Prepolimerizācijas metode ietver diizocianāta reaģēšanu ar makromolekulāriem dioliem noteiktu laiku pirms ķēdes pagarinājuma pievienošanas, lai iegūtu TPU;
Vienpakāpes metode ietver vienlaicīgu makromolekulāro diolu, diizocianātu un ķēdes pagarinātāju sajaukšanu un reaģēšanu, veidojot TPU.
Šķīduma polimerizācija ietver vispirms diizocianāta izšķīdināšanu šķīdinātājā, pēc tam makromolekulāru diolu pievienošanu reakcijai noteiktu laiku un visbeidzot ķēdes pagarinātāju pievienošanu, lai iegūtu TPU.
TPU mīkstā segmenta veids, molekulmasa, cietā vai mīkstā segmenta saturs un TPU agregācijas stāvoklis var ietekmēt TPU blīvumu, kas ir aptuveni 1,10–1,25, un nav būtiskas atšķirības salīdzinājumā ar citām gumijām un plastmasām.
Ar tādu pašu cietību poliētera tipa TPU blīvums ir mazāks nekā poliestera tipa TPU blīvums.
3. TPU apstrāde
TPU daļiņām ir nepieciešami dažādi procesi, lai izveidotu galaproduktu, galvenokārt izmantojot kausēšanas un šķīdināšanas metodes TPU apstrādei.
Kušanas apstrāde ir plaši izmantots process plastmasas rūpniecībā, piemēram, sajaukšana, velmēšana, ekstrūzija, pūšanas formēšana un formēšana;
Šķīduma apstrāde ir šķīduma sagatavošanas process, izšķīdinot daļiņas šķīdinātājā vai tieši polimerizējot tās šķīdinātājā, un pēc tam pārklājot, vērpjot utt.
Galaproduktam, kas izgatavots no TPU, parasti nav nepieciešama vulkanizācijas un šķērssaistīšanas reakcija, kas var saīsināt ražošanas ciklu un pārstrādāt atkritumus.
4. TPU veiktspēja
TPU ir augsts modulis, augsta izturība, augsta pagarināšanās un elastība, lieliska nodilumizturība, eļļas izturība, zemas temperatūras izturība un novecošanās izturība.
Augsta stiepes izturība, augsts pagarinājums un zems ilgtermiņa saspiešanas paliekošās deformācijas ātrums ir visas TPU būtiskās priekšrocības.
XiaoU galvenokārt sīkāk aplūkos TPU mehāniskās īpašības, piemēram, stiepes izturību un pagarinājumu, noturību, cietību utt.
Augsta stiepes izturība un liels pagarinājums
TPU ir lieliska stiepes izturība un pagarinājums. No zemāk redzamā attēla datiem var redzēt, ka poliētera tipa TPU stiepes izturība un pagarinājums ir daudz labāks nekā polivinilhlorīda plastmasai un gumijai.
Turklāt TPU var atbilst pārtikas rūpniecības prasībām, apstrādes laikā pievienojot maz vai nemaz nepievienojot piedevas, ko ir grūti panākt arī citiem materiāliem, piemēram, PVC un gumijai.
Izturība ir ļoti jutīga pret temperatūru
TPU noturība attiecas uz pakāpi, kādā tas ātri atgūstas sākotnējā stāvoklī pēc deformācijas sprieguma mazināšanas, ko izsaka kā atjaunošanās enerģiju, kas ir deformācijas ieraušanas darba attiecība pret darbu, kas nepieciešams deformācijas radīšanai. Tā ir elastīga ķermeņa dinamiskā moduļa un iekšējās berzes funkcija un ir ļoti jutīga pret temperatūru.
Atsitiena spēks samazinās, temperatūrai pazeminoties, līdz noteiktai temperatūrai, un elastība atkal strauji palielinās. Šī temperatūra ir mīkstā segmenta kristalizācijas temperatūra, ko nosaka makromolekulārā diola struktūra. Poliētera tipa TPU ir zemāks nekā poliestera tipa TPU. Temperatūrā, kas ir zemāka par kristalizācijas temperatūru, elastomērs kļūst ļoti ciets un zaudē savu elastību. Tāpēc elastība ir līdzīga atsitienam no cieta metāla virsmas.
Cietības diapazons ir Shore A60-D80
Cietība ir materiāla spējas pretoties deformācijai, berzei un nodilumam rādītājs.
TPU cietību parasti mēra, izmantojot Shore A un Shore D cietības testerus, kur Shore A izmanto mīkstākiem TPU un Shore D — cietākiem TPU.
TPU cietību var regulēt, mainot mīksto un cieto ķēdes segmentu proporciju. Tāpēc TPU ir relatīvi plašs cietības diapazons, sākot no Shore A60 līdz D80, aptverot gumijas un plastmasas cietību, un tam ir augsta elastība visā cietības diapazonā.
Mainoties cietībai, var mainīties dažas TPU īpašības. Piemēram, palielinot TPU cietību, mainīsies veiktspēja, piemēram, palielināsies stiepes modulis un plīsuma izturība, palielināsies stingrība un spiedes spriegums (slodzes izturība), samazināsies pagarinājums, palielināsies blīvums un dinamiskā siltuma veidošanās, kā arī palielināsies izturība pret vidi.
5. TPU pielietojums
Kā lielisks elastomērs, TPU ir plašs pakārtoto produktu virzienu klāsts un tiek plaši izmantots ikdienas vajadzībās, sporta precēs, rotaļlietās, dekoratīvos materiālos un citās jomās.
Apavu materiāli
TPU galvenokārt izmanto apavu materiālos, pateicoties tā lieliskajai elastībai un nodilumizturībai. Apavu izstrādājumi, kas satur TPU, ir daudz ērtāk valkājami nekā parastie apavu izstrādājumi, tāpēc tos plašāk izmanto augstas klases apavu izstrādājumos, īpaši dažos sporta apavos un ikdienas apavos.
šļūtene
Pateicoties tā maigumam, labai stiepes izturībai, triecienizturībai un izturībai pret augstu un zemu temperatūru, TPU šļūtenes Ķīnā tiek plaši izmantotas kā gāzes un naftas šļūtenes mehāniskām iekārtām, piemēram, lidmašīnām, tvertnēm, automašīnām, motocikliem un darbgaldiem.
kabelis
TPU nodrošina izturību pret plīsumiem, nodilumizturību un lieces īpašības, un augstas un zemas temperatūras izturība ir kabeļu veiktspējas atslēga. Tāpēc Ķīnas tirgū progresīvi kabeļi, piemēram, vadības kabeļi un barošanas kabeļi, izmanto TPU, lai aizsargātu sarežģītu kabeļu konstrukciju pārklājuma materiālus, un to pielietojums kļūst arvien plašāks.
Medicīniskās ierīces
TPU ir drošs, stabils un augstas kvalitātes PVC aizstājējmateriāls, kas nesaturēs ftalātus un citas ķīmiski kaitīgas vielas un migrēs uz asinīm vai citiem šķidrumiem medicīniskajā katetrā vai medicīniskajā somā, izraisot blakusparādības. Tas ir arī speciāli izstrādāts ekstrūzijas un injekcijas kvalitātes TPU.
filma
TPU plēve ir plāna plēve, kas izgatavota no TPU granulēta materiāla, izmantojot īpašus procesus, piemēram, velmēšanu, liešanu, pūšanu un pārklāšanu. Pateicoties augstajai izturībai, nodilumizturībai, labai elastībai un laikapstākļu izturībai, TPU plēves tiek plaši izmantotas rūpniecībā, apavu materiālos, apģērbu pielāgošanā, autobūves, ķīmijas, elektronikas, medicīnas un citās jomās.
Publicēšanas laiks: 2020. gada 5. februāris