Vad är termoplastisk polyuretanelastomer?

Vad är termoplastisk polyuretanelastomer?

Polyuretanelastomer är en mängd olika syntetiska polyuretanmaterial (andra varianter hänvisar till polyuretanskum, polyuretanlim, polyuretanbeläggning och polyuretanfiber), och termoplastisk polyuretanelastomer är en av de tre typerna av polyuretanelastomer, folk hänvisar vanligtvis till det som TPU andra två huvudtyper av polyuretanelastomerer är gjutna polyuretanelastomerer, förkortade som CPU, och blandade polyuretanelastomerer, förkortade som MPU).

TPU är en sorts polyuretanelastomer som kan mjukgöras genom upphettning och lösas upp av lösningsmedel. Jämfört med CPU och MPU har TPU liten eller ingen kemisk tvärbindning i sin kemiska struktur. Dess molekylkedja är i princip linjär, men det finns en viss fysisk tvärbindning. Detta är den termoplastiska polyuretan-elastomeren som har en mycket karakteristisk struktur.

Struktur och klassificering av TPU

Termoplastisk polyuretanelastomer är en (AB) linjär blockpolymer. A representerar en polymerpolyol (ester eller polyeter, molekylvikt 1000~6000) med hög molekylvikt, kallad långkedjig; B representerar en diol som innehåller 2-12 rakkedjiga kolatomer, kallad en kort kedja.

I strukturen av termoplastisk polyuretanelastomer kallas segment A mjukt segment, vilket har egenskaperna flexibilitet och mjukhet, vilket gör att TPU har töjbarhet; Uretankedjan som genereras av reaktionen mellan B-segmentet och isocyanat kallas ett hårt segment, som har både stela och hårda egenskaper. Genom att justera förhållandet mellan A- och B-segment tillverkas TPU-produkter med olika fysiska och mekaniska egenskaper.

Enligt den mjuka segmentstrukturen kan den delas in i polyestertyp, polyetertyp och butadientyp, som innehåller estergrupp, etergrupp eller butengrupp. Enligt den hårda segmentstrukturen kan den delas in i uretantyp och uretanureatyp, som erhålls från etylenglykolkedjeförlängare respektive diaminkedjeförlängare. Den vanliga klassificeringen är uppdelad i polyestertyp och polyetertyp.

Vilka är råvarorna för TPU-syntes?

(1) Polymerdiol

Makromolekylär diol med en molekylvikt som sträcker sig från 500 till 4000 och bifunktionella grupper, med en halt på 50% till 80% i TPU-elastomer, spelar en avgörande roll för de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos TPU.

Polymeren Diol lämplig för TPU-elastomer kan delas in i polyester och polyeter: polyester inkluderar polytetrametylen adipinsyraglykol (PBA) ε PCL, PHC; Polyetrar inkluderar polyoxipropyleneterglykol (PPG), tetrahydrofuranpolyeterglykol (PTMG), etc.

(2) Diisocyanat

Molekylvikten är liten men funktionen är enastående, vilket inte bara spelar rollen som att koppla ihop det mjuka segmentet och det hårda segmentet, utan även ger TPU:n olika goda fysiska och mekaniska egenskaper. De diisocyanater som är tillämpliga på TPU är: Metylendifenyldiisocyanat (MDI), metylenbis (-4-cyklohexylisocyanat) (HMDI), p-fenyldiisocyanat (PPDI), 1,5-naftalendiisocyanat (NDI), p-fenyldimetyldiisocyanat ( PXDI), etc.

(3) Kedjeförlängare

Kedjeförlängaren med en molekylvikt på 100~350, tillhörande liten molekylär diol, låg molekylvikt, öppen kedjestruktur och ingen substituentgrupp bidrar till att erhålla hög hårdhet och hög skalär vikt av TPU. De kedjeförlängare som är lämpliga för TPU inkluderar 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxietoxi) bensen (HQEE), 1,4-cyklohexandimetanol (CHDM), p-fenyldimetylglykol (PXG), etc.

Modifiering Tillämpning av TPU som härdningsmedel

För att minska produktkostnaderna och erhålla ytterligare prestanda kan termoplastiska polyuretanelaster användas som vanliga härdningsmedel för att härda olika termoplastiska och modifierade gummimaterial.

På grund av sin höga polaritet kan polyuretan vara kompatibelt med polära hartser eller gummin, såsom klorerad polyeten (CPE), som kan användas för att tillverka medicinska produkter; Blandning med ABS kan ersätta teknisk termoplast för användning; När den används i kombination med polykarbonat (PC), har den egenskaper som oljebeständighet, bränslebeständighet och slaghållfasthet, och kan användas för att tillverka bilkarosser; När den kombineras med polyester kan dess seghet förbättras; Dessutom kan den vara väl kompatibel med PVC, polyoximetylen eller PVDC; Polyesterpolyuretan kan vara väl kompatibel med 15 % nitrilgummi eller 40 % nitrilgummi/PVC-blandning; Polyeterpolyuretan kan också vara väl kompatibel med 40 % nitrilgummi/polyvinylkloridblandningslim; Den kan också vara samkompatibel med akrylnitrilstyren (SAN) sampolymerer; Det kan bilda interpenetrerande nätverk (IPN) strukturer med reaktiva polysiloxaner. De allra flesta av ovan nämnda blandade lim har redan producerats officiellt.

Under de senaste åren har det skett en ökande forskning om härdning av POM av TPU i Kina. Blandningen av TPU och POM förbättrar inte bara högtemperaturbeständigheten och de mekaniska egenskaperna hos TPU, utan förstärker också POM avsevärt. Vissa forskare har visat att i dragbrottstester, jämfört med POM-matris, har POM-legeringen med TPU övergått från spröd fraktur till duktil fraktur. Tillägget av TPU ger även POM formminnesprestanda. Den kristallina regionen av POM fungerar som den fasta fasen av formminneslegeringen, medan den amorfa regionen av amorf TPU och POM fungerar som den reversibla fasen. När återhämtningssvarstemperaturen är 165 ℃ och återhämtningstiden är 120 sekunder, når legeringens återvinningsgrad över 95 %, och återhämtningseffekten är den bästa.

TPU är svårt att vara kompatibelt med opolära polymermaterial som polyeten, polypropen, etylenpropengummi, butadiengummi, isoprengummi eller avfallsgummipulver, och kan inte användas för att producera kompositer med bra prestanda. Därför används ofta ytbehandlingsmetoder som plasma, corona, våtkemi, primer, flamma eller reaktiv gas för det senare. Till exempel har American Air Products and Chemicals Company utfört F2/O2 aktiv gas ytbehandling på ultrahögmolekylär polyeten fint pulver med en molekylvikt på 3-5 miljoner, och tillsatt det till polyuretan elastomer i ett förhållande av 10 %, vilket avsevärt kan förbättra dess böjningsmodul, draghållfasthet och slitstyrka. Och ytbehandlingen av den aktiva F2/O2-gasen kan även appliceras på de riktningsförlängda korta fibrerna med en längd på 6-35 mm, vilket kan förbättra kompositmaterialets styvhet och rivseghet.

Vilka är användningsområdena för TPU?

1958 registrerade Goodrich Chemical Company (nu omdöpt till Lubrizol) TPU-märket Estane för första gången. Under de senaste 40 åren har det funnits mer än 20 varumärken runt om i världen, och varje varumärke har flera serier av produkter. För närvarande är de största TPU-råvarutillverkarna i världen: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

Som en utmärkt elastomer har TPU ett brett utbud av nedströmsprodukter, som ofta används i dagliga behov, sportartiklar, leksaker, dekorativa material och andra områden. Nedan följer några exempel.

① Skomaterial

TPU används främst för skomaterial på grund av dess utmärkta elasticitet och slitstyrka. Skoprodukter som innehåller TPU är mycket bekvämare att bära än vanliga skoprodukter, så de används i större utsträckning i exklusiva skoprodukter, särskilt vissa sportskor och fritidsskor.

② Slangar

På grund av sin mjukhet, goda draghållfasthet, slaghållfasthet och motstånd mot höga och låga temperaturer används TPU-slangar i stor utsträckning i Kina som gas- och oljeslangar för mekanisk utrustning som flygplan, tankar, bilar, motorcyklar och verktygsmaskiner.

③ Kabel

TPU ger rivhållfasthet, slitstyrka och böjegenskaper, med hög- och lågtemperaturbeständighet är nyckeln till kabelprestanda. Så på den kinesiska marknaden använder avancerade kablar som kontrollkablar och kraftkablar TPU:er för att skydda beläggningsmaterialen i komplexa kabelkonstruktioner, och deras tillämpningar blir allt mer utbredda.

④ Medicinsk utrustning

TPU är ett säkert, stabilt och högkvalitativt PVC-ersättningsmaterial, som inte innehåller ftalat och andra kemiska skadliga ämnen, och som kommer att migrera till blodet eller andra vätskor i den medicinska katetern eller medicinska påsen för att orsaka biverkningar. Dessutom kan den specialutvecklade extruderingskvaliteten och injektionskvaliteten TPU enkelt användas med lite felsökning i den befintliga PVC-utrustningen.

⑤ Fordon och andra transportmedel

Genom att extrudera och belägga båda sidorna av nylontyget med polyuretan-termoplastisk elastomer, kan uppblåsbara stridsflottar och spaningsflottar för 3-15 personer tillverkas, med mycket bättre prestanda än uppblåsbara flottar av vulkaniserat gummi; Polyuretan termoplastisk elastomer förstärkt med glasfiber kan användas för att göra karosskomponenter såsom gjutna delar på båda sidor av själva bilen, dörrhudar, stötfångare, antifriktionslister och galler.