Sintese, verwerking, werkverrigting en toepassing van TPU-materiale

TPU (termoplastiese poliuretaan)is 'n tipe poliuretaan wat deur verhitting geplastiseer kan word en deur oplosmiddels opgelos kan word. In vergelyking met mengtipe en giettipe poliuretaan, het termoplastiese poliuretaan geen of min chemiese kruisbinding in chemiese struktuur nie, en die molekules daarvan is basies lineêr, maar daar is 'n sekere mate van fisiese uitruiling.
Die konsep van sogenaamde fisiese uitruiling, wat die eerste keer deur Schollenberger CS in 1958 voorgestel is, verwys na die bestaan ​​van omkeerbare "verbindingspunte" tussen lineêre poliuretaan molekulêre kettings wanneer dit aan hitte of oplosmiddels blootgestel word. Dit is nie eintlik 'n chemiese kruisbinding nie. Maar dit tree op as 'n chemiese kruisbinding. As gevolg van hierdie fisiese kruisbinding vorm die poliuretaan 'n heterogene morfologiese struktuurteorie, en die waterstofbinding van die poliuretaan versterk die morfologie daarvan en maak dit bestand teen hoër humiditeit.

Wat is die klassifikasie van TPU

Noudat ons weet wat 'n TPU is, wat is die klassifikasies daarvan? Volgens verskillende klassifikasiestandaarde kan TPU baie verskillende klassifikasies hê.

Byvoorbeeld, volgens die struktuur van die sagte segment, kan dit verdeel word in poliëstertipe, poliëtertipe en butadieentipe, wat onderskeidelik die estergroep, etergroep of buteengroep bevat. Volgens die struktuur van die harde segment kan dit verdeel word in uretaantipe en uretaanureumtipe, wat onderskeidelik verkry word van diolkettingverlengers of diamienkettingverlengers. Die algemene indeling word verdeel in poliëstertipe en poliëtertipe.
Volgens die teenwoordigheid of afwesigheid van kruisbinding kan dit verdeel word in suiwer termoplastiese en semi-termoplastiese materiale. Eersgenoemde is 'n suiwer lineêre struktuur sonder kruisbindings; laasgenoemde bevat 'n klein hoeveelheid allofanaat en ander kruisbindings. Volgens die gebruik van die finale produkte kan dit verdeel word in spesiaal gevormde dele (verskeie meganiese dele), pype (omhulsels, staafprofiele), films (velle, velle), kleefmiddels, bedekkings en vesels.

Hoe word TPU gesintetiseer

Alhoewel daar baie klassifikasies van TPU is, behoort hulle almal tot poliuretaan in terme van molekulêre struktuur. So hoe het dit saamgekom? Volgens verskillende sinteseprosesse word dit hoofsaaklik verdeel in grootmaatpolimerisasie en oplossingspolimerisasie.

In grootmaatpolimerisasie kan dit verdeel word in die voorpolimerisasiemetode en die eenstapmetode volgens of daar 'n voorreaksie is: die voorpolimerisasiemetode is om diisosianaat met makromolekulêre diol vir 'n sekere tydperk te reageer, en dan kettingverlenging by te voeg om TPU te produseer; Molekulêre diole, diisoesters en kettingverlengers word gelyktydig gemeng en gereageer om TPU te vorm.
Oplossingspolimerisasie is om eers diisosianaat in oplosmiddel op te los, dan makromolekulêre diol by te voeg om dit vir 'n sekere tydperk te laat reageer, en laastens kettingverlenger by te voeg om TPU te genereer.
Die tipe sagte segment, molekulêre gewig, harde segment of sagte segmentinhoud en TPU-aggregasietoestand van TPU sal die digtheid van TPU beïnvloed. Die digtheid is tussen 1.10 en 1.25, wat nie beduidend verskil van ander rubbers en plastiek nie. Met dieselfde hardheid is die digtheid van poliëter-TPU laer as dié van poliëster-TPU.

Hoe word TPU verwerk

TPU-hars moet verwerk word om klaarprodukte te maak, en TPU word hoofsaaklik verwerk deur die smeltmetode en oplossingsmetode. Die molekulêre struktuur daarvan is 'n stewige blok wat verkry word deur difenielmetaan-diisosianaat (MDI) of tolueen-diisosianaat (TDI) met 'n kettingverlenger en diisosianaat soos difenielmetaan-diisosianaat (MDI) of tolueen-diisosianaat (TDI) te reageer. Molekules en makromolekulêre poliole reageer afwisselend om buigsame segmente te vorm.

Smeltverwerking is 'n proses wat algemeen in die plastiekbedryf gebruik word: soos meng, kalandering, ekstrusie, blaasvorming en gietvorming (insluitend inspuiting, kompressie, oordrag en sentrifugering, ens.). Oplossingsverwerking is die oplos van pellets in oplosmiddels of direkte polimerisasie in oplosmiddels. Nadat 'n oplossing gemaak is, word bedekking, spin, ens. uitgevoer.
TPU word in die finale produk verwerk, wat oor die algemeen nie vulkanisering en kruisbindingsreaksie benodig nie, wat die produksiesiklus kan verkort, en afvalmateriaal kan herwin en hergebruik word.

TPU-prestasie

Soos gegote poliuretaan (vloeistof) en gemengde poliuretaan (vaste), het TPU hoë modulus, hoë sterkte, hoë verlenging en hoë elastisiteit, uitstekende slytasieweerstand, oliebestandheid, lae temperatuurweerstand en verouderingsweerstand. Onder hulle is hoë treksterkte, hoë verlenging en lae langtermyn-kompressie-set alles belangrike voordele van TPU.

1. Hoë treksterkte en hoë verlenging
TPU het uitstekende treksterkte en verlenging. Uit die data in die figuur hieronder kan ons sien dat die treksterkte en verlenging van poliëter-TPU baie beter is as dié van polivinielchloriedplastiek en -rubber.

Boonop kan TPU aan die vereistes van die voedselbedryf voldoen sonder om bymiddels in die verwerkingsproses by te voeg of min by te voeg, wat moeilik is vir ander materiale soos PVC en rubber.

2. Veerkragtigheid is baie sensitief vir temperatuur
Die veerkragtigheid van TPU verwys na die mate van vinnige herstel na sy oorspronklike vorm nadat die vervormingspanning vrygestel is, wat uitgedruk word deur herstelenergie, dit wil sê die verhouding van die vervormingsterugtrekkingswerk tot die werk wat benodig word vir vervorming. Dit is 'n funksie van die dinamiese modulus en interne wrywing van die elastomeer en is baie sensitief vir temperatuur.

Die terugvering neem af met die afname in temperatuur, tot 'n sekere temperatuur, neem die elastisiteit weer vinnig toe. Hierdie temperatuur is die kristallisasietemperatuur van die sagte segment, wat afhang van die struktuur van die makromolekulêre diol, en die poliëter TPU is laer as die poliëster TPU. By temperature onder die kristallisasietemperatuur word die elastomeer baie hard en verloor sy elastisiteit, daarom is terugspringing soortgelyk aan terugspringing van 'n harde metaaloppervlak.

3. Die hardheidsreeks is Shore A60~D80
Hardheid is 'n aanduiding van 'n materiaal se vermoë om vervorming, skrape en skrape te weerstaan.
Die hardheid van TPU kan aangepas word deur die verhouding van sagte en harde kettingsegmente aan te pas. Daarom het TPU 'n relatief wye hardheidsreeks. Die hardheid wissel van Shore A60 tot D80, wat die hardheid van rubber en plastiek omvat, en het 'n wye reeks hardheid in die hele hardheidsreeks. Hoë elastisiteit.
Met die verandering van hardheid sal sommige eienskappe van TPU verander. Byvoorbeeld, as die hardheid van TPU verhoog word, sal daar prestasieveranderinge wees soos verhoogde trekmodulus en skeursterkte, verhoogde styfheid en drukspanning (laaikapasiteit), verminderde verlenging, verhoogde digtheid en dinamiese hitteopwekking, en verhoogde omgewingsweerstand.

Toepassingsveld van TPU

TPU is in 1958 vir die eerste keer suksesvol gekommersialiseer deur die American Goodrich Chemical Company (nou Lubrizol), en is sedertdien wêreldwyd nagevors en uitgebrei. Tans sluit vervaardigers van TPU-grondstowwe hoofsaaklik BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical en so aan in.
As 'n elastomeer met uitstekende werkverrigting, het TPU 'n wye reeks afwaartse produkte en word dit wyd gebruik in daaglikse noodsaaklikhede, sportgoedere, speelgoed, dekoratiewe materiale en ander velde. Hier is 'n paar voorbeelde.
1. Skoenmateriaal
TPU word hoofsaaklik in skoenmateriaal gebruik as gevolg van sy uitstekende elastisiteit en slytasiebestandheid. TPU-bevattende skoeiselprodukte is baie beter in drakomfort as gewone skoeiselprodukte, daarom word dit wyd gebruik in hoë-end skoeiselprodukte, veral sommige sportskoene en gemaklike skoene.


2. Slang
Omdat TPU-slang sagtheid, goeie treksterkte, impaksterkte en hoë- en lae temperatuurweerstand het, word TPU-slang wyd in China gebruik vir die vervoer van gas en olie van vliegtuie, tenks, motors, motorfietse, masjiengereedskap en ander meganiese toerusting.



3. Kabel
TPU bied skeurweerstand, slytasieweerstand en buigeienskappe, en hoë- en laetemperatuurweerstand is die sleutel tot kabelprestasie. Daarom word TPU in die Chinese mark vir hoë-end kabels, soos beheerkabels en kragkabels, gebruik om die bedekkingsmateriaal van kabels met komplekse ontwerpe te beskerm, en die gebruike daarvan word al hoe meer uitgebreid.



4. Mediese toerusting
TPU is 'n veilige, stabiele en hoëgehalte-alternatief vir PVC. Dit sal geen skadelike chemiese stowwe soos ftalaat bevat nie, en sal na bloed of ander vloeistowwe in mediese kateters of mediese sakke migreer om newe-effekte te veroorsaak. Ekstrusiegraad- en inspuitgraad-TPU kan maklik met 'n bietjie aanpassing in bestaande PVC-toerusting gebruik word.