Kas ir termoplastiskais poliuretāna elastomērs?

Kas ir termoplastiskais poliuretāna elastomērs?

Poliuretāna elastomērs ir dažādi poliuretāna sintētiskie materiāli (citas šķirnes attiecas uz poliuretāna putām, poliuretāna līmi, poliuretāna pārklājumu un poliuretāna šķiedru), un termoplastiskais poliuretāna elastomērs ir viens no trim poliuretāna elastomēru veidiem, cilvēki to parasti dēvē par TPU. citi divi galvenie poliuretāna elastomēru veidi ir lietie poliuretāna elastomēri, saīsināti kā CPU, un jauktie poliuretāna elastomēri, saīsināti kā MPU).

TPU ir sava veida poliuretāna elastomērs, ko var plastificēt karsējot un izšķīdināt ar šķīdinātāju. Salīdzinot ar CPU un MPU, TPU ķīmiskajā struktūrā ir maz vai nav nekādas ķīmiskas šķērssaistības. Tās molekulārā ķēde būtībā ir lineāra, taču pastāv zināma fiziskā šķērssaistīšana. Šis ir termoplastiskais poliuretāna elastomērs, kam ir ļoti raksturīga struktūra.

TPU struktūra un klasifikācija

Termoplastiskais poliuretāna elastomērs ir (AB) bloku lineārs polimērs. A ir polimēra poliols (esteris vai poliēteris, molekulmasa 1000–6000) ar augstu molekulmasu, ko sauc par garo ķēdi; B apzīmē diolu, kas satur 2–12 taisnas ķēdes oglekļa atomus, ko sauc par īsu ķēdi.

Termoplastiskā poliuretāna elastomēra struktūrā segmentu A sauc par mīkstu segmentu, kam piemīt elastības un maiguma īpašības, padarot TPU paplašināmu; Uretāna ķēdi, ko rada reakcija starp B segmentu un izocianātu, sauc par cieto segmentu, kam ir gan cietas, gan cietas īpašības. Pielāgojot A un B segmentu attiecību, tiek izgatavoti TPU izstrādājumi ar dažādām fizikālajām un mehāniskajām īpašībām.

Saskaņā ar mīksto segmentu struktūru to var iedalīt poliestera, poliētera un butadiēna tipa, kas attiecīgi satur estera grupu, ētera grupu vai butēna grupu. Atbilstoši cietā segmenta struktūrai to var iedalīt uretāna tipa un uretāna urīnvielas tipos, kurus attiecīgi iegūst no etilēnglikola ķēdes pagarinātājiem vai diamīna ķēdes pagarinātājiem. Kopējā klasifikācija ir sadalīta poliestera un poliētera tipā.

Kādas ir izejvielas TPU sintēzei?

(1) Polimēra diols

Makromolekulārajam diolam ar molekulmasu no 500 līdz 4000 un bifunkcionālām grupām, kuru TPU elastomēra saturs ir no 50% līdz 80%, ir izšķiroša loma TPU fizikālajās un ķīmiskajās īpašībās.

TPU elastomēram piemēroto polimēru Diol var iedalīt poliesterā un poliēterī: poliesterā ietilpst politetrametilēns Adipīnskābes glikols (PBA) ε PCL, PHC; Poliēteri ietver polioksipropilētera glikolu (PPG), tetrahidrofurāna poliētera glikolu (PTMG) utt.

(2) Diizocianāts

Molekulmasa ir maza, bet funkcija ir izcila, kas ne tikai spēlē mīkstā un cietā segmenta savienošanas lomu, bet arī piešķir TPU ar dažādām labām fizikālām un mehāniskām īpašībām. TPU piemērojamie diizocianāti ir: metilēndifenildiizocianāts (MDI), metilēn-bis (-4-cikloheksil-izocianāts) (HMDI), p-fenildiizocianāts (PPDI), 1,5-naftalīna diizocianāts (NDI), p-fenildimetils (diizocianāts). PXDI) utt.

(3) Ķēdes pagarinātājs

Ķēdes pagarinātājs ar molekulmasu 100–350, kas pieder mazmolekulārajam Diolam, mazam molekulmasam, atvērtas ķēdes struktūrai un bez aizvietotāju grupas, ir labvēlīgs TPU augstas cietības un liela skalārā svara iegūšanai. TPU piemērotie ķēdes pagarinātāji ietver 1,4-butāndiolu (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzolu (HQEE), 1,4-cikloheksāndimetanolu (CHDM), p-fenildimetilglikolu (PXG) utt.

Modifikācija TPU kā rūdīšanas līdzekļa pielietojums

Lai samazinātu produkta izmaksas un iegūtu papildu veiktspēju, poliuretāna termoplastiskos elastomērus var izmantot kā parasti lietotus rūdīšanas līdzekļus dažādu termoplastisku un modificētu gumijas materiālu rūdīšanai.

Pateicoties augstajai polaritātei, poliuretāns var būt saderīgs ar polāriem sveķiem vai gumijām, piemēram, hlorētu polietilēnu (CPE), ko var izmantot medicīnisko izstrādājumu izgatavošanai; Sajaukšana ar ABS var aizstāt inženiertehnisko termoplastu lietošanai; Lietojot kopā ar polikarbonātu (PC), tam ir tādas īpašības kā eļļas izturība, degvielas izturība un triecienizturība, un to var izmantot automašīnu virsbūvju izgatavošanai; Kombinācijā ar poliesteru var uzlabot tā stingrību; Turklāt tas var būt labi saderīgs ar PVC, polioksimetilēnu vai PVDC; Poliestera poliuretāns var būt labi saderīgs ar 15% nitrila gumijas vai 40% nitrila gumijas/PVC maisījumu; Poliētera poliuretāns var būt arī labi saderīgs ar 40% nitrilkaučuka/polivinilhlorīda maisījuma līmi; Tas var būt arī saderīgs ar akrilnitrila stirola (SAN) kopolimēriem; Tas var veidot interpenetrating network (IPN) struktūras ar reaktīviem polisiloksāniem. Lielais vairums iepriekš minēto jaukto līmvielu jau ir oficiāli saražotas.

Pēdējos gados Ķīnā ir arvien vairāk pētījumu par TPU veikto POM stingrību. TPU un POM sajaukšana ne tikai uzlabo TPU izturību pret augstu temperatūru un mehāniskās īpašības, bet arī ievērojami nostiprina POM. Daži pētnieki ir parādījuši, ka stiepes lūzuma testos, salīdzinot ar POM matricu, POM sakausējums ar TPU ir pārgājis no trausla lūzuma uz kaļamu lūzumu. TPU pievienošana arī nodrošina POM ar formas atmiņas veiktspēju. POM kristāliskais reģions kalpo kā formas atmiņas sakausējuma fiksētā fāze, savukārt amorfā TPU un POM amorfais reģions kalpo kā atgriezeniskā fāze. Ja reģenerācijas reakcijas temperatūra ir 165 ℃ un reģenerācijas laiks ir 120 sekundes, sakausējuma atgūšanas ātrums sasniedz vairāk nekā 95%, un reģenerācijas efekts ir vislabākais.

TPU ir grūti saderīgi ar nepolāriem polimēru materiāliem, piemēram, polietilēnu, polipropilēnu, etilēnpropilēna gumiju, butadiēna gumiju, izoprēna gumiju vai gumijas atkritumu pulveri, un to nevar izmantot, lai ražotu kompozītmateriālus ar labu veiktspēju. Tāpēc pēdējiem bieži tiek izmantotas tādas virsmas apstrādes metodes kā plazma, korona, mitrā ķīmija, gruntējums, liesma vai reaktīvā gāze. Piemēram, uzņēmums American Air Products and Chemicals Company ir veicis F2/O2 aktīvās gāzes virsmas apstrādi īpaši augstas molekulmasas polietilēna smalkam pulverim ar molekulmasu 3-5 miljoni un pievienoja to poliuretāna elastomēram attiecībās 10. %, kas var ievērojami uzlabot tā lieces moduli, stiepes izturību un nodilumizturību. Un F2/O2 aktīvās gāzes virsmas apstrādi var pielietot arī virzieniski iegarenām īsām šķiedrām, kuru garums ir 6-35 mm, kas var uzlabot kompozītmateriāla stingrību un izturību pret plīsumiem.

Kādas ir TPU pielietojuma jomas?

1958. gadā Goodrich Chemical Company (tagad pārdēvēta par Lubrizolu) 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. Šobrīd galvenie TPU izejmateriālu ražotāji pasaulē ir: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding u.c.

Tā kā TPU ir lielisks elastomērs, tam ir plašs pakārtoto produktu klāsts, ko plaši izmanto ikdienas vajadzībām, sporta precēs, rotaļlietās, dekoratīvos materiālos un citās jomās. Tālāk ir sniegti daži piemēri.

① Apavu materiāli

TPU galvenokārt izmanto apavu materiāliem, pateicoties tā izcilajai elastībai un nodilumizturībai. Apavu izstrādājumi, kas satur TPU, ir daudz ērtāk valkājami nekā parastie apavi, tāpēc tos plašāk izmanto augstas klases apavu izstrādājumos, īpaši dažos sporta apavos un ikdienas apavos.

② Šļūtenes

Pateicoties savām maigumam, labajai stiepes izturībai, triecienizturībai un izturībai pret augstām un zemām temperatūrām, TPU šļūtenes Ķīnā plaši izmanto kā gāzes un eļļas šļūtenes mehāniskām iekārtām, piemēram, lidmašīnām, cisternām, automašīnām, motocikliem un darbgaldiem.

③ Kabelis

TPU nodrošina izturību pret plīsumiem, nodilumizturību un lieces īpašības, un kabeļa veiktspējas atslēga ir izturība pret augstu un zemu temperatūru. Tātad Ķīnas tirgū uzlabotie kabeļi, piemēram, vadības kabeļi un strāvas kabeļi, izmanto TPU, lai aizsargātu sarežģītu kabeļu konstrukciju pārklājuma materiālus, un to pielietojums kļūst arvien plašāks.

④ Medicīnas ierīces

TPU ir drošs, stabils un kvalitatīvs PVC aizstājējmateriāls, kas nesatur ftalātus un citas ķīmiski kaitīgas vielas un migrēs uz asinīm vai citiem šķidrumiem medicīniskajā katetrā vai medicīniskajā maisiņā, radot blakusparādības. Turklāt īpaši izstrādāto ekstrūzijas un injekcijas pakāpes TPU var viegli izmantot, veicot nelielu atkļūdošanu esošajā PVC iekārtā.

⑤ Transportlīdzekļi un citi pārvietošanās līdzekļi

Izspiežot un pārklājot abas neilona auduma puses ar poliuretāna termoplastisku elastomēru, var izgatavot piepūšamos kaujas uzbrukuma plostus un izlūkošanas plostus, kas pārvadā 3-15 cilvēkus, ar daudz labāku veiktspēju nekā vulkanizētas gumijas piepūšamajiem plostiem; Poliuretāna termoplastisko elastomēru, kas pastiprināts ar stikla šķiedru, var izmantot, lai izgatavotu virsbūves detaļas, piemēram, veidotas detaļas abās automašīnas pusēs, durvju apvalkus, bamperus, pretberzes sloksnes un restes.