Hvad er termoplastisk polyurethanelastomer?

Hvad er termoplastisk polyurethanelastomer?

Polyurethanelastomer er en række syntetiske polyurethanmaterialer (andre varianter refererer til polyurethanskum, polyurethanklæbemiddel, polyurethanbelægning og polyurethanfiber), og termoplastisk polyurethanelastomer er en af ​​de tre typer polyurethanelastomer, folk refererer almindeligvis til det som TPU andre to hovedtyper af polyurethanelastomerer er støbte polyurethan elastomerer, forkortet som CPU, og blandede polyurethan elastomerer, forkortet som MPU).

TPU er en slags polyurethanelastomer, der kan plastificeres ved opvarmning og opløses af opløsningsmiddel. Sammenlignet med CPU og MPU har TPU ringe eller ingen kemisk tværbinding i sin kemiske struktur. Dens molekylære kæde er grundlæggende lineær, men der er en vis mængde fysisk tværbinding. Dette er den termoplastiske polyurethanelastomer, 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 langkædet; B repræsenterer en diol indeholdende 2-12 ligekædede carbonatomer, kaldet en kortkædet.

I strukturen af ​​termoplastisk polyurethanelastomer kaldes segment A blødt segment, som har karakteristika af fleksibilitet og blødhed, hvilket gør TPU har strækbarhed; Urethankæden, der dannes ved reaktionen mellem B-segmentet og isocyanat, 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.

Ifølge den bløde segmentstruktur kan den opdeles i polyestertype, polyethertype og butadientype, som henholdsvis indeholder estergruppe, ethergruppe eller butengruppe. Ifølge den hårde segmentstruktur kan den opdeles i urethan-type og urethan-urea-type, som henholdsvis opnås fra ethylenglycol-kædeforlængere eller diamin-kædeforlængere. Den almindelige klassifikation er opdelt i polyestertype og polyethertype.

Hvad er råmaterialerne til TPU-syntese?

(1) Polymer Diol

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

Polymeren Diol, der er egnet til TPU-elastomer, kan opdeles i polyester og polyether: polyester omfatter polytetramethylen adipinsyreglycol (PBA) ε PCL, PHC; Polyethere omfatter polyoxypropylenetherglycol (PPG), tetrahydrofuran polyetherglycol (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'en forskellige gode fysiske og mekaniske egenskaber. De diisocyanater, der er anvendelige til TPU, er: Methylendiphenyldiisocyanat (MDI), methylenbis (-4-cyclohexylisocyanat) (HMDI), p-phenyldiisocyanat (PPDI), 1,5-naphthalendiisocyanat (NDI), p-phenyldimethyldiisocyanat ( PXDI) osv.

(3) Kædeforlænger

Kædeforlængeren med en molekylvægt på 100 ~ 350, der tilhører lille molekylær diol, lille molekylvægt, åben kædestruktur og ingen substituentgruppe er befordrende for at opnå høj hårdhed og høj skalarvægt af TPU. Kædeforlængere, der er egnede til TPU, omfatter 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzen (HQEE), 1,4-cyclohexandimethanol (CHDM), p-phenyldimethylglycol (PXG) osv.

Modifikation Anvendelse af TPU som hærdemiddel

For at reducere produktomkostningerne og opnå yderligere ydeevne kan termoplastiske polyurethanelastomerer anvendes som almindeligt anvendte hærdemidler 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 fremstilling af medicinske produkter; Blanding med ABS kan erstatte teknisk termoplast til brug; Når det bruges i kombination med polycarbonat (PC), har det egenskaber som oliebestandighed, brændstofmodstand og slagfasthed og kan bruges til at fremstille bilkarosserier; Når den 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; Polyetherpolyurethan kan også være godt foreneligt med 40% nitrilgummi/polyvinylchloridblandingsklæbemiddel; Det kan også være co-kompatibelt med acrylonitril styren (SAN) copolymerer; Det kan danne interpenetrerende netværk (IPN) strukturer med reaktive polysiloxaner. Langt størstedelen af ​​de ovennævnte blandede klæbemidler er allerede officielt produceret.

I de senere år har der været en stigende forskning i hærdning af POM af TPU i Kina. Blandingen af ​​TPU og POM forbedrer ikke kun højtemperaturmodstanden og de mekaniske egenskaber af TPU, men hærder også POM markant. Nogle forskere har vist, at i trækbrudtests, sammenlignet med POM-matrix, er POM-legeringen med TPU overgået fra skørt brud til duktilt brud. Tilføjelsen af ​​TPU giver også POM formhukommelsesydelse. Den krystallinske region af POM tjener som den faste fase af formhukommelseslegeringen, mens den amorfe region af amorf TPU og POM tjener som den reversible fase. Når genvindingsresponstemperaturen er 165 ℃, og genoprettelsestiden er 120 sekunder, når genvindingsgraden for legeringen over 95%, og genvindingseffekten er den bedste.

TPU er svært at være kompatibel med ikke-polære polymermaterialer såsom polyethylen, polypropylen, ethylenpropylengummi, butadiengummi, isoprengummi eller affaldsgummipulver, og kan ikke bruges til at fremstille kompositter med god ydeevne. Derfor anvendes ofte overfladebehandlingsmetoder som plasma, corona, vådkemi, primer, flamme eller reaktiv gas til sidstnævnte. For eksempel har American Air Products and Chemicals Company udført F2/O2 aktiv gasoverfladebehandling på ultrahøjmolekylær polyethylen fint pulver med en molekylvægt på 3-5 millioner og tilføjet det til polyurethan elastomer i et forhold på 10 %, hvilket kan forbedre dets bøjningsmodul, trækstyrke og slidstyrke markant. Og F2/O2 aktiv gasoverfladebehandling kan også påføres de retningsbestemt aflange korte fibre med en længde på 6-35 mm, hvilket kan forbedre kompositmaterialets stivhed og rivesejhed.

Hvad er anvendelsesområderne for 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 rundt om i verden, og hvert mærke har flere serier af produkter. På nuværende tidspunkt er de vigtigste TPU-råvareproducenter i verden: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding osv.

Som en fremragende elastomer har TPU en bred vifte af downstream-produkter, som er meget udbredt i daglige fornødenheder, sportsartikler, legetøj, dekorative materialer og andre områder. Nedenfor er et par eksempler.

① Skomaterialer

TPU bruges hovedsageligt til skomaterialer på grund af dets fremragende elasticitet og slidstyrke. Fodtøjsprodukter indeholdende TPU er meget mere behagelige at have på end almindelige fodtøjsprodukter, så de er mere udbredt i high-end fodtøjsprodukter, især nogle sportssko og fritidssko.

② Slanger

På grund af dens blødhed, gode trækstyrke, slagstyrke og modstandsdygtighed over for høje og lave temperaturer, er TPU-slanger meget brugt i Kina som gas- og olieslanger til mekanisk udstyr såsom fly, tanke, biler, motorcykler og værktøjsmaskiner.

③ Kabel

TPU giver rivebestandighed, slidstyrke og bøjningsegenskaber, hvor høj- og lavtemperaturmodstand er nøglen til kabelydelse. Så på det kinesiske marked bruger avancerede kabler såsom kontrolkabler og strømkabler TPU'er til at beskytte belægningsmaterialerne i komplekse kabeldesigns, og deres anvendelser bliver stadig mere udbredte.

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 det medicinske kateter eller medicinske taske for at forårsage bivirkninger. Desuden kan den specialudviklede ekstruderingskvalitet og injektionskvalitet TPU nemt bruges med lidt fejlfinding i det eksisterende PVC-udstyr.

⑤ Køretøjer og andre transportmidler

Ved at ekstrudere og belægge begge sider af nylonstof med polyurethan termoplastisk elastomer, kan der fremstilles oppustelige kampflåder og rekognosceringsflåder, der kan transportere 3-15 personer, med meget bedre ydeevne end oppustelige flåder af vulkaniseret gummi; Polyurethan termoplastisk elastomer forstærket med glasfiber kan bruges til at lave karrosserikomponenter såsom støbte dele på begge sider af selve bilen, dørbeklædning, kofangere, antifriktionslister og gitre.