Mi az a hőre lágyuló poliuretán elasztomer?

Mi az a hőre lágyuló poliuretán elasztomer?

A poliuretán elasztomer sokféle szintetikus poliuretán anyag (más fajták poliuretánhabra, poliuretán ragasztóra, poliuretán bevonatra és poliuretán szálra utalnak), a hőre lágyuló poliuretán elasztomer pedig a három poliuretán elasztomer típus egyike. A poliuretán elasztomerek másik két fő típusa az öntött poliuretán elasztomerek, rövidítve CPU, és a vegyes poliuretán elasztomerek, rövidítve MPU).

A TPU egyfajta poliuretán elasztomer, amely melegítéssel lágyítható és oldószerrel oldható. A CPU-hoz és az MPU-hoz képest a TPU kémiai szerkezetében kevés vagy egyáltalán nincs kémiai térhálósodás. Molekulalánca alapvetően lineáris, de van bizonyos mértékű fizikai térhálósodás. Ez a hőre lágyuló poliuretán elasztomer, amely szerkezetében nagyon jellegzetes.

A TPU felépítése és osztályozása

A hőre lágyuló poliuretán elasztomer egy (AB) blokk lineáris polimer. A jelentése nagy molekulatömegű, hosszú láncú polimer poliol (észter vagy poliéter, 1000-6000 molekulatömeg); B jelentése 2-12 egyenes szénláncú szénatomot tartalmazó diol, amelyet rövid láncnak neveznek.

A termoplasztikus poliuretán elasztomer szerkezetében az A szegmenst lágy szegmensnek nevezik, amely a rugalmasság és a lágyság jellemzőivel rendelkezik, így a TPU nyújtható; A B szegmens és az izocianát reakciója során létrejövő uretánláncot kemény szegmensnek nevezzük, amely merev és kemény tulajdonságokkal is rendelkezik. Az A és B szegmensek arányának beállításával különböző fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkező TPU termékek készülnek.

A lágy szegmens szerkezete szerint poliészter típusú, poliéter típusú és butadién típusra osztható, amelyek rendre észtercsoportot, étercsoportot vagy buténcsoportot tartalmaznak. A kemény szegmens szerkezete szerint uretán típusúra és uretán-karbamid típusúra osztható, amelyeket etilénglikol lánchosszabbítóból vagy diaminlánchosszabbítóból nyernek. A közös besorolás poliészter típusra és poliéter típusra oszlik.

Mik a nyersanyagok a TPU szintézishez?

(1) Polimer Diol

A TPU fizikai és kémiai tulajdonságaiban döntő szerepet játszik az 500-4000 molekulatömegű makromolekuláris diol és a bifunkciós csoportok 50-80% TPU elasztomer tartalommal.

A TPU elasztomerhez alkalmas Diol polimer poliészterre és poliéterre osztható: a poliészter magában foglalja a politetrametilént Adipinsav glikol (PBA) ε PCL, PHC; A poliéterek közé tartozik a polioxipropilén-éter-glikol (PPG), a tetrahidrofurán-poliéter-glikol (PTMG) stb.

(2) Diizocianát

A molekulatömeg kicsi, de a funkciója kiemelkedő, ami nemcsak a lágy szegmens és a kemény szegmens összekapcsolását tölti be, hanem számos jó fizikai és mechanikai tulajdonsággal ruházza fel a TPU-t. A TPU-hoz alkalmazható diizocianátok: metilén-difenil-diizocianát (MDI), metilén-bisz(-4-ciklohexil-izocianát) (HMDI), p-fenil-diizocianát (PPDI), 1,5-naftalin-diizocianát (NDI), p-fenil-dimetil-diizocianát PXDI) stb.

(3) Lánchosszabbító

A 100-350 molekulatömegű, kis molekulatömegű diolhoz tartozó, kis molekulatömegű, nyitott láncszerkezetű és szubsztituenscsoport nélküli lánchosszabbító elősegíti a TPU nagy keménységének és nagy skaláris tömegének elérését. A TPU-hoz megfelelő lánchosszabbítók közé tartozik az 1,4-butándiol (BDO), az 1,4-bisz(2-hidroxi-etoxi)-benzol (HQEE), az 1,4-ciklohexán-metanol (CHDM), a p-fenil-dimetil-glikol (PXG) stb.

A TPU edzõszerként való alkalmazásának módosítása

A termékköltségek csökkentése és a további teljesítmény elérése érdekében a poliuretán hőre lágyuló elasztomerek általánosan használt szilárdítószerként használhatók különféle hőre lágyuló és módosított gumi anyagok edzésére.

Nagy polaritása miatt a poliuretán kompatibilis lehet poláris gyantákkal vagy gumikkal, például klórozott polietilénnel (CPE), amelyekből orvosi termékek készíthetők; Az ABS-szel való keverés helyettesítheti a műszaki hőre lágyuló műanyagokat. Polikarbonáttal (PC) kombinálva olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint az olajállóság, az üzemanyag-ellenállóság és az ütésállóság, és felhasználható karosszéria készítésére; Poliészterrel kombinálva szívóssága javítható; Ezenkívül jól kompatibilis lehet PVC-vel, polioximetilénnel vagy PVDC-vel; A poliészter poliuretán jól kompatibilis lehet 15% nitril gumival vagy 40% nitril gumi/PVC keverékkel; A poliéter-poliuretán jól kompatibilis a 40%-os nitrilkaucsuk/polivinil-klorid keverék ragasztóval is; Kompatibilis lehet akrilnitril-sztirol (SAN) kopolimerekkel is; Reaktív polisziloxánokkal interpenetrating network (IPN) struktúrákat tud kialakítani. A fent említett kevert ragasztók túlnyomó többségét már hivatalosan is gyártották.

Az elmúlt években egyre több kutatás folyik a POM TPU általi keményítéséről Kínában. A TPU és a POM keverése nemcsak a TPU magas hőmérséklettel szembeni ellenálló képességét és mechanikai tulajdonságait javítja, hanem jelentősen megkeményíti a POM-ot is. Egyes kutatók kimutatták, hogy a szakítótörési tesztek során a POM-mátrixhoz képest a TPU-val rendelkező POM-ötvözet rideg törésből képlékeny töréssé vált. A TPU hozzáadása a POM-ot alakmemória teljesítménnyel is felruházza. A POM kristályos régiója az alakmemória ötvözet fix fázisaként, míg az amorf TPU és POM amorf régiója a reverzibilis fázisként szolgál. Amikor a visszanyerési reakcióhőmérséklet 165 ℃ és a helyreállítási idő 120 másodperc, az ötvözet visszanyerési sebessége eléri a 95%-ot, és a visszanyerési hatás a legjobb.

A TPU nehezen kompatibilis a nem poláris polimer anyagokkal, például polietilénnel, polipropilénnel, etilén-propilén gumival, butadién gumival, izoprén gumival vagy hulladékgumi porral, és nem használható jó teljesítményű kompozitok előállítására. Ezért az utóbbihoz gyakran alkalmaznak olyan felületkezelési módszereket, mint a plazma, korona, nedves kémia, alapozó, láng vagy reaktív gáz. Például az American Air Products and Chemicals Company F2/O2 aktív gáz felületkezelést végzett ultranagy molekulatömegű, 3-5 millió molekulatömegű polietilén finom poron, és 10 arányban hozzáadta a poliuretán elasztomerhez. %, ami jelentősen javíthatja hajlítási modulusát, szakítószilárdságát és kopásállóságát. Az F2/O2 aktív gázos felületkezelés pedig a 6-35 mm hosszú, irányítottan megnyúlt rövid szálakra is alkalmazható, ami javíthatja a kompozit anyag merevségét és szakítószilárdságát.

Melyek a TPU alkalmazási területei?

1958-ban a Goodrich Chemical Company (most Lubrizol néven) először regisztrálta a TPU Estane márkát. Az elmúlt 40 év során több mint 20 márkanév volt világszerte, és mindegyik márkának több terméksorozata is van. Jelenleg a világ fő TPU-alapanyaggyártói: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding stb.

Kiváló elasztomerként a TPU a downstream termékek széles választékával rendelkezik, amelyeket széles körben használnak mindennapi szükségleti cikkekben, sportszerekben, játékokban, dekorációs anyagokban és más területeken. Az alábbiakban néhány példa látható.

① Cipőanyagok

A TPU-t elsősorban cipőanyagokhoz használják kiváló rugalmassága és kopásállósága miatt. A TPU-t tartalmazó lábbelik viselése sokkal kényelmesebb, mint a hagyományos lábbelik, ezért szélesebb körben alkalmazzák a csúcskategóriás lábbelikben, különösen egyes sportcipőkben és alkalmi cipőkben.

② Tömlők

Lágysága, jó szakítószilárdsága, ütésállósága, valamint magas és alacsony hőmérsékletekkel szembeni ellenállása miatt a TPU tömlőket széles körben használják Kínában gáz- és olajtömlőként mechanikus berendezésekhez, például repülőgépekhez, tartályokhoz, autókhoz, motorkerékpárokhoz és szerszámgépekhez.

③ Kábel

A TPU szakadásállóságot, kopásállóságot és hajlítási jellemzőket biztosít, a magas és alacsony hőmérsékleti ellenállás pedig a kábel teljesítményének kulcsa. A kínai piacon tehát az olyan fejlett kábelek, mint a vezérlőkábelek és az erősáramú kábelek TPU-kat használnak a bonyolult kábelkonstrukciók bevonóanyagainak védelmére, és alkalmazásaik egyre elterjedtebbek.

④ Orvosi eszközök

A TPU egy biztonságos, stabil és kiváló minőségű PVC helyettesítő anyag, amely nem tartalmaz ftalátot és egyéb káros vegyi anyagokat, és az orvosi katéterben vagy az orvosi tasakban lévő vérbe vagy más folyadékokba vándorol, és mellékhatásokat okoz. Sőt, a speciálisan kifejlesztett extrudálási és befecskendezési fokozatú TPU könnyen használható egy kis hibakereséssel a meglévő PVC berendezésekben.

⑤ Járművek és egyéb szállítóeszközök

A nylonszövet mindkét oldalának extrudálásával és poliuretán hőre lágyuló elasztomerrel való bevonásával felfújható harci támadótutajok és 3-15 főt szállító felderítő tutajok készíthetők, sokkal jobb teljesítménnyel, mint a vulkanizált gumiból készült felfújható tutajok; Az üvegszállal megerősített poliuretán hőre lágyuló elasztomerből karosszériaelemek, például öntött alkatrészek az autó mindkét oldalán, ajtóburkolatok, lökhárítók, súrlódásgátló csíkok és rácsok készíthetők.