Ano ang thermoplastic polyurethane elastomer?

Ano ang thermoplastic polyurethane elastomer?

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 Ang mga elastomer ay cast polyurethane elastomer, pinaikling bilang CPU, at halo -halong polyurethane elastomer, pinaikling bilang MPU).

Ang TPU ay isang uri ng polyurethane elastomer na maaaring ma -plastik sa pamamagitan ng pag -init at matunaw ng solvent. Kumpara sa CPU at MPU, ang TPU ay may kaunti o walang kemikal na pag-link sa istrukturang kemikal nito. Ang molekular na kadena nito ay karaniwang linear, ngunit mayroong isang tiyak na halaga ng pisikal na pag-link. Ito ang thermoplastic polyurethane elastomer na napaka -katangian sa istraktura.

Istraktura at pag -uuri ng TPU

Ang thermoplastic polyurethane elastomer ay isang (AB) block linear polymer. Ang isang kumakatawan sa isang polymer polyol (ester o polyether, molekular na timbang ng 1000 ~ 6000) na may mataas na timbang na molekular, na tinatawag na mahabang chain; Ang B ay kumakatawan sa isang diol na naglalaman ng 2-12 tuwid na chain carbon atoms, na tinatawag na isang maikling kadena.

Sa istraktura ng thermoplastic polyurethane elastomer, ang segment A ay tinatawag na malambot na segment, na may mga katangian ng kakayahang umangkop at lambot, ang paggawa ng TPU ay may extensibility; Ang chain ng urethane na nabuo ng reaksyon sa pagitan ng segment ng B at isocyanate ay tinatawag na isang matigas na segment, na may parehong matibay at mahirap na mga pag -aari. Sa pamamagitan ng pag -aayos ng ratio ng mga segment ng A at B, ang mga produktong TPU na may iba't ibang mga pisikal at mekanikal na katangian ay ginawa.

Ayon sa malambot na istraktura ng segment, maaari itong nahahati sa uri ng polyester, uri ng polyether, at uri ng butadiene, na ayon sa pagkakabanggit ay naglalaman ng ester group, eter group, o butene group. Ayon sa matigas na istraktura ng segment, maaari itong nahahati sa uri ng urethane at uri ng urethane urea, na ayon sa pagkakabanggit ay nakuha mula sa mga nagpapalawak ng chain ng glycol o mga nagpapalawak ng chain chain. Ang karaniwang pag -uuri ay nahahati sa uri ng polyester at uri ng polyether.

Ano ang mga hilaw na materyales para sa synthesis ng TPU?

(1) Polymer Diol

Ang macromolecular diol na may isang molekular na timbang mula 500 hanggang 4000 at mga bifunctional na grupo, na may nilalaman na 50% hanggang 80% sa TPU elastomer, ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa pisikal at kemikal na mga katangian ng TPU.

Ang polymer diol na angkop para sa TPU elastomer ay maaaring nahahati sa polyester at polyether: ang polyester ay may kasamang polytetramethylene adipic acid glycol (PBA) ε PCL, PHC; Kasama sa mga polyethers ang polyoxypropylene eter glycol (PPG), tetrahydrofuran polyether glycol (PTMG), atbp.

(2) Diisocyanate

Ang molekular na timbang ay maliit ngunit ang pag -andar ay natitirang, na hindi lamang gumaganap ng papel ng pagkonekta sa malambot na segment at ang mahirap na segment, ngunit pinagkakatiwalaan din ang TPU na may iba't ibang mga mahusay na pisikal at mekanikal na mga katangian. Ang mga diisocyanates na naaangkop sa TPU ay: methylene diphenyl diisocyanate (MDI), methylene bis (-4-cyclohexyl isocyanate) (HMDI), p-phenyldiisocyanate (ppdi), 1,5-naphthalene diisocyanate (ndi), (PXDI), atbp.

(3) Chain Extender

Ang chain extender na may isang molekular na bigat na 100 ~ 350, na kabilang sa maliit na molekular na diol, maliit na timbang ng molekular, bukas na istraktura ng chain at walang kapalit na pangkat ay kaaya -aya sa pagkuha ng mataas na tigas at mataas na bigat ng scalar ng TPU. Ang chain extender na angkop para sa TPU ay may kasamang 1,4-butanediol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene (HQEE), 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), P-Phenyldimethylglycol (PXG), atbp.

Pagbabago ng application ng TPU bilang isang ahente ng toughening

Upang mabawasan ang mga gastos sa produkto at makakuha ng karagdagang pagganap, ang polyurethane thermoplastic elastomer ay maaaring magamit bilang karaniwang ginagamit na mga ahente ng pagpapagaan upang mahaplos ang iba't ibang mga thermoplastic at binagong mga materyales na goma.

Dahil sa mataas na polaridad nito, ang polyurethane ay maaaring maging katugma sa mga polar resins o rubber, tulad ng chlorinated polyethylene (CPE), na maaaring magamit upang gumawa ng mga produktong medikal; Ang blending sa ABS ay maaaring palitan ang thermoplastics ng engineering para magamit; Kapag ginamit sa pagsasama sa polycarbonate (PC), mayroon itong mga katangian tulad ng paglaban ng langis, paglaban ng gasolina, at paglaban sa epekto, at maaaring magamit upang gumawa ng mga katawan ng kotse; Kapag pinagsama sa polyester, ang katigasan nito ay maaaring mapabuti; Bilang karagdagan, maaari itong maging maayos sa PVC, polyoxymethylene o PVDC; Ang polyester polyurethane ay maaaring maging maayos na may 15% nitrile goma o 40% nitrile goma/PVC timpla; Ang polyether polyurethane ay maaari ring maging maayos na may 40% nitrile goma/polyvinyl chloride timpla ng malagkit; Maaari rin itong maging katugma sa Acrylonitrile styrene (SAN) copolymers; Maaari itong bumuo ng mga interpenetrating network (IPN) na mga istraktura na may reaktibo na polysiloxanes. Ang karamihan sa nabanggit na pinaghalong mga adhesives ay opisyal na ginawa.

Sa mga nagdaang taon, nagkaroon ng pagtaas ng pananaliksik sa pagpapagaan ng POM ng TPU sa China. Ang timpla ng TPU at POM ay hindi lamang nagpapabuti sa mataas na temperatura na pagtutol at mga mekanikal na katangian ng TPU, ngunit din makabuluhang nakakabagabag sa POM. Ang ilang mga mananaliksik ay nagpakita na sa makunat na mga pagsubok sa bali, kumpara sa POM matrix, ang haluang metal na may TPU ay lumipat mula sa malutong na bali hanggang sa ductile fracture. Ang pagdaragdag ng TPU din ay nagbibigay ng POM na may pagganap ng memorya ng hugis. Ang mala -kristal na rehiyon ng POM ay nagsisilbing nakapirming yugto ng haluang memorya ng memorya, habang ang amorphous na rehiyon ng amorphous TPU at POM ay nagsisilbing baligtad na yugto. Kapag ang temperatura ng pagtugon sa pagbawi ay 165 ℃ at ang oras ng pagbawi ay 120 segundo, ang rate ng pagbawi ng haluang metal ay umabot sa higit sa 95%, at ang epekto ng pagbawi ay ang pinakamahusay.

Ang TPU ay mahirap na maging katugma sa mga non-polar polymer na materyales tulad ng polyethylene, polypropylene, ethylene propylene goma, butadiene goma, isoprene goma o basurang goma na pulbos, at hindi maaaring magamit upang makagawa ng mga komposisyon na may mahusay na pagganap. Samakatuwid, ang mga pamamaraan ng paggamot sa ibabaw tulad ng plasma, corona, basa na kimika, panimulang aklat, apoy o reaktibo na gas ay madalas na ginagamit para sa huli. Halimbawa, ang American Air Products and Chemical Company ay nagsagawa ng F2/O2 na aktibong paggamot sa ibabaw ng gas sa ultra-high molekular na timbang polyethylene fine powder na may isang molekular na timbang na 3-5 milyon, at idinagdag ito sa polyurethane elastomer sa isang ratio ng 10%, na maaaring makabuluhang mapabuti ang flexural modulus, lakas ng tensile at paglaban. At ang F2/O2 na aktibong paggamot sa ibabaw ng gas ay maaari ring mailapat sa direksyon na pinahabang mga maikling hibla na may haba na 6-35mm, na maaaring mapabuti ang higpit at luha ng katigasan ng composite material.

Ano ang mga lugar ng aplikasyon ng TPU?

Noong 1958, ang Goodrich Chemical Company (na pinangalanan na Lubrizol) ay nakarehistro sa TPU brand Estane sa kauna -unahang pagkakataon. Sa nakalipas na 40 taon, mayroong higit sa 20 mga pangalan ng tatak sa buong mundo, at ang bawat tatak ay may ilang mga serye ng mga produkto. Sa kasalukuyan, ang pangunahing tagagawa ng hilaw na materyal ng TPU sa mundo ay: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, atbp.

Bilang isang mahusay na elastomer, ang TPU ay may malawak na hanay ng mga produktong downstream, na malawakang ginagamit sa pang -araw -araw na pangangailangan, mga kalakal sa palakasan, mga laruan, pandekorasyon na materyales, at iba pang mga patlang. Nasa ibaba ang ilang mga halimbawa.

① Mga Materyales ng Sapatos

Ang TPU ay pangunahing ginagamit para sa mga materyales sa sapatos dahil sa mahusay na pagkalastiko at paglaban sa pagsusuot. Ang mga produktong kasuotan sa paa na naglalaman ng TPU ay mas komportable na magsuot kaysa sa mga regular na produkto ng kasuotan sa paa, kaya mas malawak na ginagamit ito sa mga produktong high-end na kasuotan sa paa, lalo na ang ilang mga sapatos na pang-sports at kaswal na sapatos.

② Mga hose

Dahil sa lambot nito, mahusay na lakas ng makunat, lakas ng epekto, at paglaban sa mataas at mababang temperatura, ang mga hose ng TPU ay malawakang ginagamit sa China bilang mga hoses ng gas at langis para sa mga mekanikal na kagamitan tulad ng sasakyang panghimpapawid, tank, sasakyan, motorsiklo, at mga tool sa makina.

③ cable

Nagbibigay ang TPU ng paglaban sa luha, paglaban sa pagsusuot, at baluktot na mga katangian, na may mataas at mababang paglaban sa temperatura na ang susi sa pagganap ng cable. Kaya sa merkado ng Tsino, ang mga advanced na cable tulad ng mga control cable at power cable ay gumagamit ng mga TPU upang maprotektahan ang mga patong na materyales ng mga kumplikadong disenyo ng cable, at ang kanilang mga aplikasyon ay nagiging laganap.

④ Mga aparatong medikal

Ang TPU ay isang ligtas, matatag at de-kalidad na materyal na kapalit ng PVC, na hindi naglalaman ng phthalate at iba pang mga nakakapinsalang sangkap na kemikal, at lumipat sa dugo o iba pang likido sa medikal na catheter o medikal na bag upang maging sanhi ng mga epekto. Bukod dito, ang espesyal na binuo na grade grade at iniksyon na grade TPU ay madaling magamit na may kaunting pag -debug sa umiiral na kagamitan sa PVC.

⑤ Mga sasakyan at iba pang paraan ng transportasyon

Sa pamamagitan ng extruding at patong sa magkabilang panig ng tela ng naylon na may polyurethane thermoplastic elastomer, ang inflatable battle attack rafts at reconnaissance rafts na nagdadala ng 3-15 katao ay maaaring gawin, na may mas mahusay na pagganap kaysa sa bulkan na goma na inflatable rafts; Ang polyurethane thermoplastic elastomer na pinatibay na may glass fiber ay maaaring magamit upang gumawa ng mga sangkap ng katawan tulad ng mga hinubog na bahagi sa magkabilang panig ng kotse mismo, mga balat ng pintuan, mga bumpers, anti friction strips, at grilles.