Hvad er termoplastisk polyurethan elastomer?

Hvad er termoplastisk polyurethan elastomer?

Polyurethan -elastomer er en række polyurethan -syntetiske materialer (andre sorter henviser til polyurethanskum, polyurethanklæbemiddel, polyurethanbelægning og polyurethanfiber), og termoplastisk polyurethanelastomer er en af ​​de tre typer af polyurethan -elastomer, folk refererer til det som tpu (den anden to store typer af polyhur af polybrætter af polybræt Elastomerer er støbt polyurethan -elastomerer, forkortet som CPU og blandede polyurethanelastomerer, forkortet som MPU).

TPU er en slags polyurethan -elastomer, der kan plastificeres ved opvarmning og opløstes af opløsningsmiddel. Sammenlignet med CPU og MPU har TPU lidt eller ingen kemisk tværbinding i sin kemiske struktur. Dens molekylære kæde er dybest set lineær, men der er en vis mængde fysisk tværbinding. Dette er den termoplastiske polyurethan -elastomer, der er meget karakteristisk i strukturen.

Struktur og klassificering af TPU

Termoplastisk polyurethan elastomer er en (AB) blok lineær polymer. A repræsenterer en polymerpolyol (ester eller polyether, molekylvægt på 1000 ~ 6000) med høj molekylvægt, kaldet lang kæde; B repræsenterer en diol, der indeholder 2-12 lige kæde carbonatomer, kaldet en kort kæde.

I strukturen af ​​termoplastisk polyurethan -elastomer kaldes segment A blødt segment, som har egenskaberne ved fleksibilitet og blødhed, hvilket gør TPU har udvidelse; Urethandkæden genereret af reaktionen mellem B -segmentet og isocyanatet kaldes et hårdt segment, som har både stive og hårde egenskaber. Ved at justere forholdet mellem A- og B -segmenter fremstilles TPU -produkter med forskellige fysiske og mekaniske egenskaber.

I henhold til den bløde segmentstruktur kan den opdeles i polyestertype, polyethype og butadiene type, som henholdsvis indeholder estergruppe, ethergruppe eller butene -gruppe. I henhold til den hårde segmentstruktur kan den opdeles i urethantype og urethan -urinstoftype, som er henholdsvis opnået fra ethylenglycolkædeforlængere eller diaminkædeforlængere. Den fælles klassificering er opdelt i polyestertype og polyethype.

Hvad er råmaterialerne til TPU -syntese?

(1) Polymerdiol

Makromolekylær diol med en molekylvægt, der spænder fra 500 til 4000 og bifunktionelle grupper, med et indhold på 50% til 80% i TPU -elastomer, spiller en afgørende rolle i de fysiske og kemiske egenskaber ved TPU.

Polymerdiol, der er egnet til TPU -elastomer, kan opdeles i polyester og polyether: polyester inkluderer polytetramethylen adipinsyre glycol (PBA) ε PCL, PHC; Polyethere inkluderer polyoxypropylenetherglycol (PPG), tetrahydrofuran polyether glycol (PTMG) osv.

(2) Diisocyanat

Molekylvægten er lille, men funktionen er enestående, som ikke kun spiller rollen som at forbinde det bløde segment og det hårde segment, men også giver TPU forskellige gode fysiske og mekaniske egenskaber. 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 diisocyanat (PXDI) osv.

(3) Kædeudvidelse

Kædeforlængeren med en molekylvægt på 100 ~ 350, der hører til lille molekylær diol, lille molekylvægt, åben kædestruktur og ingen substituentgruppe er befordrende for opnåelse af høj hårdhed og høj skalær vægt af TPU. Kædenforlængere, der er egnede til TPU, inkluderer 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzen (HQEE), 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), p-phenyldimethylglycol (PXG) osv.

Ændring af anvendelse af TPU som hærdningsmiddel

For at reducere produktomkostningerne og opnå yderligere ydeevne kan polyurethan -termoplastiske elastomerer bruges som almindeligt anvendte hårde midler til at hærde forskellige termoplastiske og modificerede gummimaterialer.

På grund af sin høje polaritet kan polyurethan være kompatibel med polære harpikser eller gummier, såsom chloreret polyethylen (CPE), som kan bruges til at fremstille medicinske produkter; Blanding med ABS kan erstatte teknisk termoplast til brug; Når det bruges i kombination med polycarbonat (PC), har det egenskaber som oliebestandighed, brændstofresistens og påvirkningsmodstand og kan bruges til at fremstille billegemer; Når det kombineres med polyester, kan dens sejhed forbedres; Derudover kan det være godt kompatibelt med PVC, polyoxymethylen eller PVDC; Polyester -polyurethan kan være godt kompatibel med 15% nitrilgummi eller 40% nitrilgummi/PVC -blanding; Polyether polyurethan kan også være godt kompatibelt med 40% nitrilgummi/polyvinylchloridblanding klæbemiddel; Det kan også være CO -kompatibelt med acrylonitrilrestyren (SAN) copolymerer; Det kan danne interpenetrerende netværk (IPN) strukturer med reaktive polysiloxaner. Langt de fleste af de ovennævnte blandede blandede klæbemidler er allerede officielt produceret.

I de senere år har der været en stigende undersøgelse af hærdning af POM af TPU i Kina. Blanding af TPU og POM forbedrer ikke kun TPU's høj temperatur og mekaniske egenskaber, men hærder også markant POM markant. Nogle forskere har vist, at POM -legeringen med TPU i trækfrakturtest sammenlignet med POM -matrix har overført fra sprød brud til duktil brud. Tilføjelsen af ​​TPU giver også POM med formhukommelsesydelse. Den krystallinske region af POM fungerer som den faste fase af formhukommelseslegeringen, mens den amorfe region af amorf TPU og POM fungerer som den reversible fase. Når gendannelsesresponstemperaturen er 165 ℃ og gendannelsestiden er 120 sekunder, når genvindingshastigheden for legeringen over 95%, og gendannelseseffekten er den bedste.

TPU er vanskelig at være kompatibel med ikke-polariske polymermaterialer, såsom polyethylen, polypropylen, ethylenpropylengummi, butadiene gummi, isopren gummi eller affaldsgummipulver og kan ikke bruges til at producere kompositter med god ydeevne. Derfor anvendes overfladebehandlingsmetoder såsom plasma, korona, våd kemi, primer, flamme eller reaktiv gas ofte til sidstnævnte. F.eks. Har American Air Products and Chemicals Company udført F2/O2 aktiv gasoverfladebehandling på ultrahøj molekylvægt polyethylenbis pulver med en molekylvægt på 3-5 millioner og tilføjede den til polyurethan elastomer i et forhold på 10%, hvilket kan forbedre dens bøjningsmodul, tensil styrke og slid modstand. Og F2/O2-aktiv gasoverfladebehandling kan også påføres de retningsmæssige langstrakte korte fibre med en længde på 6-35 mm, hvilket kan forbedre stivheden og rivehårdheden af ​​det sammensatte materiale.

Hvad er applikationsområderne på TPU?

I 1958 registrerede Goodrich Chemical Company (nu omdøbt Lubrizol) TPU -mærket Estane for første gang. I løbet af de sidste 40 år har der været mere end 20 mærkenavne over hele verden, og hvert brand har flere serier af produkter. På nuværende tidspunkt er de vigtigste TPU -råmaterialeproducenter i verden: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding osv.

Som en fremragende elastomer har TPU en bred vifte af nedstrøms produkter, der er vidt brugt i daglige fornødenheder, sportsvarer, legetøj, dekorative materialer og andre felter. Nedenfor er et par eksempler.

① Skomaterialer

TPU bruges hovedsageligt til sko materialer på grund af dets fremragende elasticitet og slidstyrke. Fodtøjsprodukter, der indeholder TPU, er meget mere behagelige at have på end almindelige fodtøjsprodukter, så de bruges mere udbredt i avancerede fodtøjsprodukter, især nogle sportssko og afslappede sko.

② slanger

På grund af dens blødhed, god trækstyrke, påvirkningsstyrke og modstand mod høje og lave temperaturer, bruges TPU -slanger vidt i Kina som gas- og olieslanger til mekanisk udstyr såsom fly, tanke, biler, motorcykler og værktøjsmaskiner.

③ kabel

TPU leverer tårebestandighed, slidstyrke og bøjningsegenskaber, hvor høj og lav temperaturresistens er nøglen til kabelpræstation. Så på det kinesiske marked bruger avancerede kabler såsom kontrolkabler og strømkabler TPU'er til at beskytte belægningsmaterialerne i komplekse kabeldesign, og deres applikationer bliver stadig mere udbredt.

④ Medicinsk udstyr

TPU er et sikkert, stabilt og højkvalitets PVC-erstatningsmateriale, som ikke vil indeholde phthalat og andre kemiske skadelige stoffer og vil migrere til blodet eller andre væsker i den medicinske kateter eller medicinske taske for at forårsage bivirkninger. Desuden kan den specielt udviklede ekstruderingskvalitet og injektionskvalitet TPU let bruges med lidt fejlsøgning i det eksisterende PVC -udstyr.

⑤ Køretøjer og andre transportmidler

Ved at ekstrudere og overtrække begge sider af nylonstof med polyurethan-termoplastisk elastomer, kan oppustelige kampangreb-flåder og rekognoseringsflåder, der bærer 3-15 mennesker, laves, med meget bedre ydelse end vulkaniserede gummi-oppustelige flåder; Polyurethan -termoplastisk elastomer forstærket med glasfiber kan bruges til at fremstille kropskomponenter såsom støbte dele på begge sider af selve bilen, dørskind, kofangere, anti -friktionsstrimler og gitter.