Què és un elastòmer de poliuretà termoplàstic?

Què és un elastòmer de poliuretà termoplàstic?

L'elastòmer de poliuretà és una varietat de materials sintètics de poliuretà (altres varietats es refereixen a escuma de poliuretà, adhesiu de poliuretà, recobriment de poliuretà i fibra de poliuretà), i l'elastòmer de poliuretà termoplàstic és un dels tres tipus d'elastòmer de poliuretà. altres dos tipus principals d'elastòmers de poliuretà són elastòmers de poliuretà fosos, abreujats com a CPU, i elastòmers de poliuretà mixtes, abreujats com a MPU).

El TPU és una mena d'elastòmer de poliuretà que es pot plastificar escalfant i dissolt amb dissolvent. En comparació amb CPU i MPU, el TPU té poca o cap reticulació química a la seva estructura química. La seva cadena molecular és bàsicament lineal, però hi ha una certa quantitat de reticulació física. Aquest és l'elastòmer de poliuretà termoplàstic que té una estructura molt característica.

Estructura i classificació de TPU

L'elastòmer de poliuretà termoplàstic és un polímer lineal de blocs (AB). A representa un polímer poliol (èster o polièter, pes molecular de 1000 ~ 6000) amb un pes molecular elevat, anomenat cadena llarga; B representa un diol que conté 2-12 àtoms de carboni de cadena recta, anomenat cadena curta.

A l'estructura de l'elastòmer de poliuretà termoplàstic, el segment A s'anomena segment tou, que té les característiques de flexibilitat i suavitat, fent que el TPU tingui extensibilitat; La cadena d'uretà generada per la reacció entre el segment B i l'isocianat s'anomena segment dur, que té propietats tant rígides com dures. Ajustant la proporció dels segments A i B, es fabriquen productes de TPU amb diferents propietats físiques i mecàniques.

Segons l'estructura del segment suau, es pot dividir en tipus de polièster, tipus de polièter i tipus butadiè, que contenen, respectivament, un grup èster, un grup èter o un grup butè. Segons l'estructura del segment dur, es pot dividir en tipus uretà i tipus urea uretà, que s'obtenen respectivament a partir d'extensors de cadena d'etilenglicol o extensors de cadena de diamina. La classificació comuna es divideix en tipus de polièster i tipus de polièter.

Quines són les matèries primeres per a la síntesi de TPU?

(1) Diol de polímer

El diol macromolecular amb un pes molecular que oscil·la entre 500 i 4000 i grups bifuncionals, amb un contingut del 50% al 80% en elastòmer de TPU, juga un paper decisiu en les propietats físiques i químiques del TPU.

El polímer Diol adequat per a elastòmer TPU es pot dividir en polièster i polièter: el polièster inclou politetrametilè àcid adípic glicol (PBA) ε PCL, PHC; Els polièters inclouen polioxipropilè èter glicol (PPG), tetrahidrofuran polièter glicol (PTMG), etc.

(2) Diisocianat

El pes molecular és petit, però la funció és excel·lent, que no només té el paper de connectar el segment tou i el segment dur, sinó que també dota el TPU de diverses bones propietats físiques i mecàniques. Els diisocianats aplicables al TPU són: diisocianat de metilè difenil (MDI), bis (isocianat de -4-ciclohexil) (HMDI), diisocianat de p-fenil (PPDI), diisocianat de 1,5-naftalina (NDI), diisocianat de p-fenildimetil ( PXDI), etc.

(3) Extensor de cadena

L'extensor de cadena amb un pes molecular de 100 ~ 350, pertanyent a un diol molecular petit, un pes molecular petit, una estructura de cadena oberta i cap grup substituent, és propici per obtenir una gran duresa i un alt pes escalar de TPU. Els extensors de cadena adequats per a TPU inclouen 1,4-butanediol (BDO), 1,4-bis (2-hidroxietoxi) benzè (HQEE), 1,4-ciclohexanedimetanol (CHDM), p-fenildimetilglicol (PXG), etc.

Aplicació de modificació de TPU com a agent d'enduriment

Per tal de reduir els costos del producte i obtenir un rendiment addicional, els elastòmers termoplàstics de poliuretà es poden utilitzar com a agents d'enduriment d'ús habitual per endurir diversos materials termoplàstics i de cautxú modificat.

A causa de la seva alta polaritat, el poliuretà pot ser compatible amb resines o cautxús polars, com el polietilè clorat (CPE), que es pot utilitzar per fabricar productes mèdics; La barreja amb ABS pot substituir els termoplàstics d'enginyeria per al seu ús; Quan s'utilitza en combinació amb policarbonat (PC), té propietats com ara la resistència a l'oli, la resistència al combustible i la resistència a l'impacte, i es pot utilitzar per fer carrosseries de cotxes; Quan es combina amb polièster, es pot millorar la seva duresa; A més, pot ser ben compatible amb PVC, Polioximetilè o PVDC; El poliuretà de polièster pot ser ben compatible amb un 15% de cautxú nitril o una barreja de 40% de cautxú nitril/PVC; El poliuretà de polièter també pot ser ben compatible amb un adhesiu de barreja de goma nitril/clorur de polivinil al 40%; També pot ser co-compatible amb copolímers d'acrilonitril estirè (SAN); Pot formar estructures de xarxa interpenetrant (IPN) amb polisiloxans reactius. La gran majoria dels adhesius combinats esmentats anteriorment ja s'han produït oficialment.

En els últims anys, hi ha hagut una investigació creixent sobre l'enduriment del POM per TPU a la Xina. La barreja de TPU i POM no només millora la resistència a alta temperatura i les propietats mecàniques del TPU, sinó que també endureix significativament el POM. Alguns investigadors han demostrat que en les proves de fractura per tracció, en comparació amb la matriu POM, l'aliatge POM amb TPU ha passat de fractura fràgil a fractura dúctil. L'addició de TPU també dota a POM d'un rendiment de memòria de forma. La regió cristal·lina de POM serveix com a fase fixa de l'aliatge amb memòria de forma, mentre que la regió amorfa de TPU i POM amorf serveix com a fase reversible. Quan la temperatura de resposta de recuperació és de 165 ℃ i el temps de recuperació és de 120 segons, la taxa de recuperació de l'aliatge arriba al 95% i l'efecte de recuperació és el millor.

El TPU és difícil de ser compatible amb materials polimèrics no polars com ara polietilè, polipropilè, cautxú d'etilè propilè, cautxú de butadiè, cautxú d'isoprè o pols de goma residual, i no es pot utilitzar per produir compostos amb un bon rendiment. Per tant, sovint s'utilitzen mètodes de tractament superficial com el plasma, la corona, la química humida, la imprimació, la flama o el gas reactiu. Per exemple, l'American Air Products and Chemicals Company ha dut a terme un tractament superficial de gas actiu F2/O2 en pols fina de polietilè de pes molecular ultra alt amb un pes molecular de 3-5 milions i l'ha afegit a un elastòmer de poliuretà en una proporció de 10. %, que pot millorar significativament el seu mòdul de flexió, resistència a la tracció i resistència al desgast. I el tractament superficial de gas actiu F2/O2 també es pot aplicar a les fibres curtes allargades direccionalment amb una longitud de 6-35 mm, cosa que pot millorar la rigidesa i la resistència a la llàgrima del material compost.

Quines són les àrees d'aplicació de TPU?

L'any 1958, Goodrich Chemical Company (ara rebatejada Lubrizol) va registrar per primera vegada la marca TPU Estane. Durant els últims 40 anys, hi ha hagut més de 20 marques a tot el món i cada marca té diverses sèries de productes. Actualment, els principals fabricants de matèries primeres de TPU al món són: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

Com a excel·lent elastòmer, TPU té una àmplia gamma de productes aigües avall, que s'utilitzen àmpliament en les necessitats diàries, articles esportius, joguines, materials decoratius i altres camps. A continuació es mostren alguns exemples.

① Materials de sabates

El TPU s'utilitza principalment per a materials de sabates a causa de la seva excel·lent elasticitat i resistència al desgast. Els productes de calçat que contenen TPU són molt més còmodes de portar que els productes de calçat normals, de manera que s'utilitzen més en productes de calçat de gamma alta, especialment algunes sabates esportives i sabates casuals.

② Mànegues

A causa de la seva suavitat, bona resistència a la tracció, resistència a l'impacte i resistència a altes i baixes temperatures, les mànegues de TPU s'utilitzen àmpliament a la Xina com a mànegues de gas i petroli per a equips mecànics com ara avions, tancs, automòbils, motocicletes i màquines eina.

③ Cable

El TPU proporciona característiques de resistència a l'esquinçament, resistència al desgast i flexió, sent la resistència a alta i baixa temperatura la clau per al rendiment del cable. Així, al mercat xinès, els cables avançats com els cables de control i els cables d'alimentació utilitzen TPU per protegir els materials de recobriment de dissenys de cables complexos, i les seves aplicacions s'estan estenent cada cop més.

④ Dispositius mèdics

El TPU és un material substitutiu de PVC segur, estable i d'alta qualitat, que no contindrà ftalats ni altres substàncies químiques nocives, i migrarà a la sang o altres líquids del catèter mèdic o la bossa mèdica per causar efectes secundaris. A més, el grau d'extrusió i el grau d'injecció de TPU desenvolupats especialment es poden utilitzar fàcilment amb una mica de depuració a l'equip de PVC existent.

⑤ Vehicles i altres mitjans de transport

Amb l'extrusió i el revestiment de les dues cares del teixit de niló amb elastòmer termoplàstic de poliuretà, es poden fabricar basses d'atac de combat inflables i basses de reconeixement amb 3-15 persones, amb un rendiment molt millor que les basses inflables de cautxú vulcanitzat; El elastòmer termoplàstic de poliuretà reforçat amb fibra de vidre es pot utilitzar per fabricar components de la carrosseria, com ara peces modelades a banda i banda del propi cotxe, pells de portes, para-xocs, tires antifricció i reixes.