Синтез, обработка, эксплуатационные характеристики и применение материалов ТПУ

ТПУ (термопластичный полиуретан)это тип полиуретана, который может быть пластифицирован при нагревании и растворен растворителями. По сравнению с полиуретаном смешанного и литьевого типа, термопластичный полиуретан не имеет или имеет мало химических сшивок в химической структуре, и его молекулы в основном линейны, но есть определенное количество физического обмена.
Концепция так называемого физического обмена, впервые предложенная Шолленбергером CS в 1958 году, относится к существованию обратимых «точек соединения» между линейными молекулярными цепями полиуретана при воздействии тепла или растворителей. На самом деле это не химическая сшивка. Но она действует как химическая сшивка. В результате этой физической сшивки полиуретан образует гетерогенную морфологическую структуру, а водородные связи полиуретана усиливают его морфологию и делают его устойчивым к повышенной влажности.

Какова классификация ТПУ?

Теперь, когда мы знаем, что такое TPU, каковы его классификации? Согласно различным стандартам классификации, TPU может иметь много различных классификаций.

Например, в соответствии со структурой мягкого сегмента его можно разделить на полиэфирный тип, полиэфирный тип и бутадиеновый тип, которые содержат сложноэфирную группу, эфирную группу или бутеновую группу соответственно. В соответствии со структурой жесткого сегмента его можно разделить на уретановый тип и уретан-мочевинный тип, которые соответственно получают из диольных удлинителей цепи или диаминных удлинителей цепи. Общее деление делится на полиэфирный тип и полиэфирный тип.
По наличию или отсутствию сшивки его можно разделить на чистый термопласт и полутермопласт. Первый представляет собой чистую линейную структуру без сшивающих связей; последний содержит небольшое количество аллофаната и других сшивающих связей. По использованию готовых изделий его можно разделить на детали специальной формы (различные механические детали), трубы (оболочки, стержневые профили), пленки (листы, пластины), клеи, покрытия и волокна.

Как синтезируется ТПУ

Хотя существует множество классификаций ТПУ, все они относятся к полиуретану с точки зрения молекулярной структуры. Так как же это произошло? Согласно различным процессам синтеза, его в основном делят на полимеризацию в массе и полимеризацию в растворе.

Полимеризацию в массе можно разделить на метод предварительной полимеризации и одностадийный метод в зависимости от того, присутствует ли предварительная реакция: метод предварительной полимеризации заключается в реакции диизоцианата с макромолекулярным диолом в течение определенного периода времени, а затем в добавлении удлинителя цепи для получения ТПУ; молекулярные диолы, диизоэфиры и удлинители цепи одновременно смешиваются и реагируют для образования ТПУ.
Полимеризация в растворе заключается в том, что сначала диизоцианат растворяется в растворителе, затем добавляется макромолекулярный диол, чтобы он реагировал в течение определенного периода времени, и, наконец, добавляется удлинитель цепи для получения ТПУ.
Тип мягкого сегмента, молекулярная масса, содержание жесткого сегмента или мягкого сегмента и состояние агрегации TPU будут влиять на плотность TPU. Плотность составляет от 1.10 до 1.25, что не сильно отличается от других резин и пластиков. При одинаковой твердости плотность полиэфирного TPU ниже, чем полиэфирного TPU.

Как обрабатывается ТПУ

Смола TPU должна быть обработана для получения готовой продукции, и TPU в основном обрабатывается методом плавления и методом растворения. Его молекулярная структура представляет собой жесткий блок, полученный путем реакции дифенилметандиизоцианата (MDI) или толуилендиизоцианата (TDI) с удлинителем цепи и диизоцианатом, таким как дифенилметандиизоцианат (MDI) или толуилендиизоцианат (TDI). Молекулы и макромолекулярные полиолы реагируют, образуя гибкие сегменты попеременно.

Обработка расплавом — это процесс, который обычно используется в пластмассовой промышленности: смешивание, каландрирование, экструзия, выдувное формование и литье (включая инжекцию, сжатие, перенос, центрифугирование и т. д.). Обработка раствором — это растворение гранул в растворителях или прямая полимеризация в растворителях. После приготовления раствора выполняются нанесение покрытия, прядение и т. д.
Из ТПУ изготавливается конечный продукт, который, как правило, не требует вулканизации и реакции сшивания, что позволяет сократить производственный цикл, а отходы можно перерабатывать и использовать повторно.

Производительность ТПУ

Подобно литому полиуретану (жидкость) и смесевому полиуретану (твердое вещество), ТПУ имеет высокий модуль, высокую прочность, высокое удлинение и высокую эластичность, отличную износостойкость, маслостойкость, устойчивость к низким температурам и устойчивость к старению. Среди них высокая прочность на разрыв, высокое удлинение и низкая долговременная остаточная деформация сжатия являются существенными преимуществами ТПУ.

1. Высокая прочность на разрыв и большое удлинение
TPU имеет превосходную прочность на разрыв и удлинение. Из данных на рисунке ниже мы видим, что прочность на разрыв и удлинение полиэфирного TPU намного лучше, чем у поливинилхлоридного пластика и резины.

Кроме того, ТПУ может соответствовать требованиям пищевой промышленности без добавления или с добавлением небольшого количества добавок в процессе переработки, что затруднительно для других материалов, таких как ПВХ и резина.

2. Устойчивость очень чувствительна к температуре.
Упругость ТПУ относится к степени быстрого восстановления исходной формы после снятия напряжения деформации, которая выражается энергией восстановления, то есть отношением работы по сокращению деформации к работе, необходимой для деформации. Она является функцией динамического модуля и внутреннего трения эластомера и очень чувствительна к температуре.

Упругость уменьшается с понижением температуры, до определенной температуры, эластичность снова быстро увеличивается. Эта температура является температурой кристаллизации мягкого сегмента, которая зависит от структуры макромолекулярного диола, а полиэфирный ТПУ ниже, чем полиэфирный ТПУ. При температурах ниже температуры кристаллизации эластомер становится очень твердым и теряет эластичность, поэтому отскок похож на отскок от твердой металлической поверхности.

3. Диапазон твердости по Шору A60~D80.
Твердость — показатель способности материала противостоять деформации, сколам и царапинам.
Твердость ТПУ можно регулировать, регулируя соотношение мягких и жестких сегментов цепи. Поэтому ТПУ имеет относительно широкий диапазон твердости. Его твердость варьируется от Шора A60 до D80, охватывая твердость резины и пластика, и имеет широкий диапазон твердости во всем диапазоне твердости. Высокая эластичность.
С изменением твердости некоторые свойства ТПУ изменятся. Например, если твердость ТПУ увеличится, то изменятся эксплуатационные характеристики, такие как увеличение модуля упругости на растяжение и прочности на разрыв, увеличение жесткости и напряжения сжатия (грузоподъемности), уменьшение удлинения, увеличение плотности и динамического тепловыделения, а также увеличение устойчивости к воздействию окружающей среды.

Область применения ТПУ

TPU был впервые успешно коммерциализирован американской компанией Goodrich Chemical Company (теперь Lubrizol) в 1958 году, и с тех пор исследовался и расширялся по всему миру. В настоящее время основными производителями сырья для TPU являются BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical и т. д.
Как эластомер с превосходными характеристиками, ТПУ имеет широкий спектр продукции для последующей переработки и широко используется в предметах повседневного спроса, спортивных товарах, игрушках, декоративных материалах и других областях. Вот несколько примеров.
1. Материал обуви
TPU используется в обувных материалах в основном из-за его превосходной эластичности и износостойкости. Обувные изделия, содержащие TPU, намного превосходят по комфорту при ношении обычные обувные изделия, поэтому они широко используются в высококачественной обуви, особенно в некоторых видах спортивной и повседневной обуви.


2. Шланг
Поскольку шланги из ТПУ обладают мягкостью, хорошей прочностью на разрыв, ударопрочностью и устойчивостью к высоким и низким температурам, шланги из ТПУ широко используются в Китае для транспортировки газа и нефти в самолетах, танках, автомобилях, мотоциклах, станках и другом механическом оборудовании.



3. кабель
TPU обеспечивает сопротивление разрыву, износостойкость и изгибу, а устойчивость к высоким и низким температурам является ключом к эксплуатационным характеристикам кабеля. Поэтому на китайском рынке TPU для кабелей высокого класса, таких как кабели управления и силовые кабели, используется для защиты материалов покрытия кабелей со сложной конструкцией, и его применение становится все более и более обширным.



4. Медицинское оборудование
TPU — это безопасная, стабильная и высококачественная альтернатива ПВХ. Он не будет содержать вредных химических веществ, таких как фталат, и не будет мигрировать в кровь или другие жидкости в медицинских катетерах или медицинских сумках, вызывая побочные эффекты. TPU экструзионной и литьевой марок можно легко использовать с небольшой корректировкой в ​​существующем оборудовании для ПВХ.