Vad är termoplastisk polyuretanelastomer?

Vad är termoplastisk polyuretanelastomer?

Polyurethane elastomer is a variety of polyurethane synthetic materials (other varieties refer to polyurethane foam, polyurethane adhesive, polyurethane coating and polyurethane fiber), and Thermoplastic polyurethane elastomer is one of the three types of polyurethane elastomer, People commonly refer to it as TPU (the other two major types of polyurethane elastomers are cast polyurethane Elastomerer, förkortade som CPU, och blandade polyuretanelastomerer, förkortade som MPU).

TPU är en slags polyuretanelastomer som kan mjukgöras genom uppvärmning och upplösts med 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 mängd fysisk tvärbindning. Detta är den termoplastiska polyuretanelastomeren som är mycket karakteristisk i strukturen.

Struktur och klassificering av TPU

Termoplastisk polyuretanelastomer är en (AB) blocklinjär polymer. A representerar en polymerpolyol (ester eller polyeter, molekylvikt på 1000 ~ 6000) med hög molekylvikt, kallad lång kedja; B representerar en diol som innehåller 2-12 raka kedjekolatomer, kallad en kort kedja.

I strukturen för termoplastisk polyuretanelastomer kallas segment A mjukt segment, som har egenskaperna för flexibilitet och mjukhet, vilket gör att TPU har utdragbarhet; Den uretankedjan som genereras genom reaktionen mellan B -segmentet och isocyanatet kallas ett hårt segment, som har både styva och hårda egenskaper. Genom att justera förhållandet A- och B -segment görs TPU -produkter med olika fysiska och mekaniska egenskaper.

Enligt den mjuka segmentstrukturen kan den delas upp i polyestertyp, polyetertyp och butadien -typ, som innehåller estergrupp, etergrupp eller butengrupp. Enligt den hårda segmentstrukturen kan den delas upp i uretan typ och uretan urea -typ, som erhålls från respektive etylenglykolkedjeledare eller diaminkedjeledare. Den gemensamma 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 ett innehåll av 50% till 80% i TPU -elastomer, spelar en avgörande roll i de fysiska och kemiska egenskaperna hos TPU.

Polymerdiol som är lämplig för TPU -elastomer kan delas upp i polyester och polyeter: polyester inkluderar polytetrametylen adipinsyra glykol (PBA) ε PCL, PHC; Polyether inkluderar polyoxypropyleneterglykol (PPG), tetrahydrofuran polyeterglykol (PTMG), etc.

(2) diisocyanat

Molekylvikten är liten men funktionen är enastående, vilket inte bara spelar rollen att ansluta det mjuka segmentet och det hårda segmentet, utan också TPU med olika goda fysiska och mekaniska egenskaper. The diisocyanates applicable to the TPU are: Methylene diphenyl diisocyanate (MDI), methylene bis (-4-cyclohexyl isocyanate) (HMDI), p-phenyldiisocyanate (PPDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), p-phenyldimethyl diisocyanate (PXDI), etc.

(3) Kedjeförlängare

Kedjeförlängaren med en molekylvikt på 100 ~ 350, som tillhör liten molekylär diol, liten molekylvikt, öppen kedjestruktur och ingen substituentgrupp bidrar till att få hög hårdhet och hög skalvikt av TPU. Kedjeförlängarna som är lämpliga för TPU inkluderar 1,4-butanediol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxietoxi) bensen (HQEE), 1,4-cyklohexanedimetanol (CHDM), p-phenyldimetylglykol (pxg), etc.

Modifieringsapplikation av TPU som härdningsmedel

För att minska produktkostnaderna och erhålla ytterligare prestanda kan polyuretan termoplastiska elastomerer användas som vanligt förekommande härdningsmedel för att härda olika termoplastiska och modifierade gummimaterial.

På grund av dess höga polaritet kan polyuretan vara kompatibel med polära hartser eller gummi, 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 det egenskaper såsom oljemotstånd, bränslemotstånd och slagmotstånd och kan användas för att tillverka bilkroppar; När det kombineras med polyester kan dess seghet förbättras; Dessutom kan det vara väl kompatibelt med PVC, polyoximetylen eller PVDC; Polyesterpolyuretan kan vara väl kompatibel med 15% nitrilgummi eller 40% nitrilgummi/PVC -blandning; Polyeter polyuretan kan också vara väl kompatibel med 40% nitrilgummi/polyvinylkloridblandningslim; Det kan också vara CO -kompatibelt med akrylonitrilstyren (SAN) sampolymerer; Det kan bilda interpenetrerande nätverk (IPN) strukturer med reaktiva polysiloxaner. De allra flesta av de ovannämnda blandade limen har redan officiellt producerats.

Under de senaste åren har det skett en ökande forskning om härdandet av POM av TPU i Kina. Blandningen av TPU och POM förbättrar inte bara TPU: s högtemperaturmotens och mekaniska egenskaper, utan också härstammar POM. Vissa forskare har visat att i dragfrakturtester, jämfört med POM -matrisen, har POM -legeringen med TPU övergått från sprött fraktur till duktil fraktur. Tillägget av TPU ger också POM med formminnesprestanda. Den kristallina regionen i POM fungerar som den fasta fasen av formminneslegeringen, medan den amorfa regionen av amorf TPU och POM fungerar som den reversibla fasen. När återhämtningssvartemperaturen är 165 ℃ och återhämtningstiden är 120 sekunder, når återhämtningshastigheten för legeringen över 95%, och återvinningseffekten är den bästa.

TPU är svårt att vara kompatibel med icke-polära polymermaterial såsom polyeten, polypropen, etenpropylengummi, butadiengummi, isoprengummi eller avfallsgummipulver och kan inte användas för att producera kompositer med god prestanda. Därför används ofta ytbehandlingsmetoder såsom plasma, korona, våtkemi, primer, låga eller reaktiv gas för det senare. Exempelvis har det amerikanska luftprodukter och kemikalieföretag genomfört F2/O2 aktiv gasytbehandling på ultralög molekylvikt polyetenfint pulver med en molekylvikt av 3-5 miljoner och lagt det till polyuretanelastomer i ett förhållande av 10%, vilket kan förbättra sin flexurala modul, strängstyrka och slitmottagande. Och F2/O2-aktiv gasytbehandling kan också appliceras på de riktade långsträckta korta fibrerna med en längd av 6-35 mm, vilket kan förbättra styvhet och rivningssvårighet hos kompositmaterialet.

Vilka är applikationsområdena i TPU?

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

Som en utmärkt elastomer har TPU ett brett utbud av nedströmsprodukter, som används allmänt i dagliga nödvändigheter, sportvaror, leksaker, dekorativa material och andra fält. Nedan följer några exempel.

① Skomaterial

TPU används huvudsakligen för skomaterial på grund av dess utmärkta elasticitet och slitmotstånd. Skodonprodukter som innehåller TPU är mycket bekvämare att bära än vanliga skorprodukter, så de används mer allmänt i avancerade skor, särskilt vissa sportskor och casual skor.

② Slangar

På grund av dess mjukhet, god 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 maskinverktyg.

③ Kabel

TPU tillhandahåller tårmotstånd, slitmotstånd och böjegenskaper, med hög och låg temperaturmotstånd är nyckeln till kabelprestanda. Så på den kinesiska marknaden använder avancerade kablar som styrkablar och kraftkablar TPU: er för att skydda beläggningsmaterialet för komplexa kabelkonstruktioner, och deras applikationer blir allt mer utbredda.

④ Medicinsk utrustning

TPU är ett säkert, stabilt och högkvalitativt PVC-substitutionsmaterial, som inte kommer att innehålla ftalat och andra kemiska skadliga ämnen, och kommer att migrera till blodet eller andra vätskor i den medicinska katetern eller medicinska väskan för att orsaka biverkningar. Dessutom kan den speciellt utvecklade extruderingskvaliteten och injektionsklass TPU enkelt användas med lite felsökning i den befintliga PVC -utrustningen.

⑤ Fordon och andra transportmedel

Genom att extrudera och belägga båda sidor av nylonstyg med polyuretan termoplastisk elastomer, uppblåsbara stridsattackflottar och rekognoseringsflottar som bär 3-15 personer kan göras, med mycket bättre prestanda än vulkaniserade gummiuppblåsbara flottar; Polyuretan termoplastisk elastomer förstärkt med glasfiber kan användas för att tillverka kroppskomponenter såsom gjutna delar på båda sidor av själva bilen, dörrskinn, stötfångare, anti -friktionsremsor och galler.