Apakah elastomer poliuretana termoplastik?

Apakah elastomer poliuretana termoplastik?

Elastomer poliuretana ialah pelbagai bahan sintetik poliuretana (jenis lain merujuk kepada busa poliuretana, pelekat poliuretana, salutan poliuretana dan gentian poliuretana), dan elastomer poliuretana termoplastik ialah salah satu daripada tiga jenis elastomer poliuretana. Orang ramai biasanya merujuknya sebagai TPU (dua jenis elastomer poliuretana utama yang lain ialah elastomer poliuretana tuang, disingkatkan sebagai CPU, dan elastomer poliuretana campuran, disingkatkan sebagai MPU).

TPU ialah sejenis elastomer poliuretana yang boleh diplastikkan melalui pemanasan dan dilarutkan oleh pelarut. Berbanding dengan CPU dan MPU, TPU mempunyai sedikit atau tiada langsung ikatan silang kimia dalam struktur kimianya. Rantai molekulnya pada asasnya linear, tetapi terdapat sejumlah ikatan silang fizikal. Ini ialah elastomer poliuretana termoplastik yang sangat ciri dalam strukturnya.

Struktur dan klasifikasi TPU

Elastomer poliuretana termoplastik ialah polimer linear blok (AB). A mewakili poliol polimer (ester atau polieter, berat molekul 1000~6000) dengan berat molekul tinggi, dipanggil rantai panjang; B mewakili diol yang mengandungi 2-12 atom karbon rantai lurus, dipanggil rantai pendek.

Dalam struktur elastomer poliuretana termoplastik, segmen A dipanggil segmen lembut, yang mempunyai ciri-ciri fleksibiliti dan kelembutan, menjadikan TPU mempunyai kebolehpanjangan; Rantai uretana yang dihasilkan oleh tindak balas antara segmen B dan isosianat dipanggil segmen keras, yang mempunyai sifat tegar dan keras. Dengan melaraskan nisbah segmen A dan B, produk TPU dengan sifat fizikal dan mekanikal yang berbeza dihasilkan.

Mengikut struktur segmen lembut, ia boleh dibahagikan kepada jenis poliester, jenis polieter, dan jenis butadiena, yang masing-masing mengandungi kumpulan ester, kumpulan eter, atau kumpulan butana. Mengikut struktur segmen keras, ia boleh dibahagikan kepada jenis uretana dan jenis uretana urea, yang masing-masing diperoleh daripada pemanjang rantai etilena glikol atau pemanjang rantai diamina. Pengelasan biasa dibahagikan kepada jenis poliester dan jenis polieter.

Apakah bahan mentah untuk sintesis TPU?

(1) Polimer Diol

Diol makromolekul dengan berat molekul antara 500 hingga 4000 dan kumpulan dwifungsi, dengan kandungan 50% hingga 80% dalam elastomer TPU, memainkan peranan penting dalam sifat fizikal dan kimia TPU.

Polimer Diol yang sesuai untuk elastomer TPU boleh dibahagikan kepada poliester dan polieter: poliester termasuk politetrametilena glikol asid adipik (PBA) ε PCL, PHC; Polieter termasuk polioksipropilena eter glikol (PPG), tetrahidrofuran polieter glikol (PTMG), dan sebagainya.

(2) Diisosianat

Berat molekulnya kecil tetapi fungsinya luar biasa, yang bukan sahaja memainkan peranan menghubungkan segmen lembut dan segmen keras, tetapi juga memberikan TPU pelbagai sifat fizikal dan mekanikal yang baik. Diisosianat yang boleh digunakan untuk TPU ialah: Metilena difenil diisosianat (MDI), metilena bis (-4-sikloheksil isosianat) (HMDI), p-fenildiisosianat (PPDI), 1,5-naftalena diisosianat (NDI), p-fenildimetil diisosianat (PXDI), dan sebagainya.

(3) Pemanjang rantai

Pemanjang rantai dengan berat molekul 100~350, tergolong dalam Diol molekul kecil, berat molekul kecil, struktur rantai terbuka dan tiada kumpulan substituen adalah kondusif untuk mendapatkan kekerasan yang tinggi dan berat skalar yang tinggi bagi TPU. Pemanjang rantai yang sesuai untuk TPU termasuk 1,4-butanediol (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzena (HQEE), 1,4-sikloheksanadimetanol (CHDM), p-fenildimetilglikol (PXG), dan sebagainya.

Aplikasi Pengubahsuaian TPU sebagai Ejen Penguat Kuat

Untuk mengurangkan kos produk dan mendapatkan prestasi tambahan, elastomer termoplastik poliuretana boleh digunakan sebagai agen pengeras yang biasa digunakan untuk mengeraskan pelbagai bahan termoplastik dan getah yang diubah suai.

Disebabkan kekutubannya yang tinggi, poliuretana boleh serasi dengan resin atau getah kutub, seperti polietilena berklorin (CPE), yang boleh digunakan untuk membuat produk perubatan; Pengadunan dengan ABS boleh menggantikan termoplastik kejuruteraan untuk kegunaan; Apabila digunakan bersama polikarbonat (PC), ia mempunyai sifat seperti rintangan minyak, rintangan bahan api dan rintangan hentaman, dan boleh digunakan untuk membuat badan kereta; Apabila digabungkan dengan poliester, ketahanannya boleh diperbaiki; Di samping itu, ia boleh serasi dengan PVC, Polioksimetilena atau PVDC; Poliuretana poliester boleh serasi dengan 15% getah nitril atau campuran getah nitril/PVC 40%; Polieter poliuretana juga boleh serasi dengan pelekat campuran getah nitril/polivinil klorida 40%; Ia juga boleh serasi bersama dengan kopolimer akrilonitril stirena (SAN); Ia boleh membentuk struktur rangkaian interpenetrasi (IPN) dengan polisiloksan reaktif. Sebahagian besar pelekat campuran yang dinyatakan di atas telah pun dihasilkan secara rasmi.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terdapat peningkatan kajian mengenai pengerasan POM oleh TPU di China. Pengadunan TPU dan POM bukan sahaja meningkatkan rintangan suhu tinggi dan sifat mekanikal TPU, tetapi juga mengeraskan POM dengan ketara. Sesetengah penyelidik telah menunjukkan bahawa dalam ujian patah tegangan, berbanding dengan matriks POM, aloi POM dengan TPU telah beralih daripada patah rapuh kepada patah mulur. Penambahan TPU juga memberikan POM prestasi memori bentuk. Kawasan kristal POM berfungsi sebagai fasa tetap aloi memori bentuk, manakala kawasan amorf TPU amorf dan POM berfungsi sebagai fasa boleh balik. Apabila suhu tindak balas pemulihan ialah 165 ℃ dan masa pemulihan ialah 120 saat, kadar pemulihan aloi mencapai lebih 95%, dan kesan pemulihan adalah yang terbaik.

TPU sukar untuk serasi dengan bahan polimer bukan kutub seperti polietilena, polipropilena, getah etilena propilena, getah butadiena, getah isoprena atau serbuk getah buangan, dan tidak boleh digunakan untuk menghasilkan komposit dengan prestasi yang baik. Oleh itu, kaedah rawatan permukaan seperti plasma, korona, kimia basah, primer, api atau gas reaktif sering digunakan untuk yang terakhir. Contohnya, Syarikat American Air Products and Chemicals telah menjalankan rawatan permukaan gas aktif F2/O2 pada serbuk halus polietilena berat molekul ultra tinggi dengan berat molekul 3-5 juta, dan menambahkannya kepada elastomer poliuretana pada nisbah 10%, yang boleh meningkatkan modulus lenturan, kekuatan tegangan dan rintangan hausnya dengan ketara. Dan rawatan permukaan gas aktif F2/O2 juga boleh digunakan pada gentian pendek memanjang arah dengan panjang 6-35mm, yang boleh meningkatkan kekakuan dan ketahanan koyakan bahan komposit.

Apakah bidang aplikasi TPU?

Pada tahun 1958, Goodrich Chemical Company (kini dinamakan semula sebagai Lubrizol) telah mendaftarkan jenama TPU Estane buat kali pertama. Sepanjang 40 tahun yang lalu, terdapat lebih daripada 20 jenama di seluruh dunia, dan setiap jenama mempunyai beberapa siri produk. Pada masa ini, pengeluar bahan mentah TPU utama di dunia ialah: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, dan sebagainya.

Sebagai elastomer yang sangat baik, TPU mempunyai pelbagai produk hiliran, yang digunakan secara meluas dalam keperluan harian, barangan sukan, mainan, bahan hiasan dan bidang lain. Berikut adalah beberapa contoh.

① Bahan kasut

TPU digunakan terutamanya untuk bahan kasut kerana keanjalan dan rintangan hausnya yang sangat baik. Produk kasut yang mengandungi TPU jauh lebih selesa dipakai berbanding produk kasut biasa, jadi ia lebih banyak digunakan dalam produk kasut mewah, terutamanya beberapa kasut sukan dan kasut kasual.

② Hos

Disebabkan kelembutannya, kekuatan tegangan yang baik, kekuatan hentaman, dan ketahanan terhadap suhu tinggi dan rendah, hos TPU digunakan secara meluas di China sebagai hos gas dan minyak untuk peralatan mekanikal seperti pesawat, kereta kebal, kereta, motosikal, dan peralatan mesin.

③ Kabel

TPU menyediakan ciri-ciri rintangan koyakan, rintangan haus dan lenturan, dengan rintangan suhu tinggi dan rendah menjadi kunci kepada prestasi kabel. Jadi dalam pasaran China, kabel canggih seperti kabel kawalan dan kabel kuasa menggunakan TPU untuk melindungi bahan salutan reka bentuk kabel yang kompleks, dan aplikasinya menjadi semakin meluas.

④ Peranti perubatan

TPU ialah bahan pengganti PVC yang selamat, stabil dan berkualiti tinggi, yang tidak akan mengandungi Ftalat dan bahan kimia berbahaya yang lain, dan akan berpindah ke darah atau cecair lain dalam kateter perubatan atau beg perubatan untuk menyebabkan kesan sampingan. Selain itu, TPU gred penyemperitan dan gred suntikan yang dibangunkan khas boleh digunakan dengan mudah dengan sedikit penyahpepijatan pada peralatan PVC sedia ada.

⑤ Kenderaan dan alat pengangkutan lain

Dengan mengekstrusi dan menyalut kedua-dua belah fabrik nilon dengan elastomer termoplastik poliuretana, rakit serangan tempur kembung dan rakit peninjau yang membawa 3-15 orang boleh dibuat, dengan prestasi yang jauh lebih baik daripada rakit kembung getah tervulkan; Elastomer termoplastik poliuretana yang diperkukuh dengan gentian kaca boleh digunakan untuk membuat komponen badan seperti bahagian yang dibentuk pada kedua-dua belah kereta itu sendiri, kulit pintu, bampar, jalur anti geseran dan gril.