1. TPU-ға шолу
Термопластикалық полиуретан (TPU)резеңке мен инженерлік пластиктің жоғары сипаттамаларын біріктіретін жоғары өнімді сызықтық блоктық сополимер эластомері. Ол тамаша серпімділікпен, механикалық беріктікпен, тозуға төзімділікпен және термопластикалық өңдеумен ерекшеленеді. Дәстүрлі көлденең байланыстырылған резеңкеден айырмашылығы, TPU сутегі байланыстарымен түзілген қайтымды физикалық көлденең байланыстырушы құрылымдарға ие, бұл өнімділіктің айтарлықтай төмендеуінсіз қайталап қыздыруға, балқытуға және қалыптауға мүмкіндік береді. Бұл бірегей қасиет TPU-ны өнеркәсіптік өндірісте, тұтыну тауарларында, автомобильде, медициналық және басқа салаларда кеңінен қолданылатын ең әмбебап термопластикалық эластомер (TPE) материалдарының біріне айналдырады.
Дайын ТПУ өнімдерінің өнімділігі негізінен оның шикізат құрамымен, пропорция коэффициентімен және полимерлеу процесімен анықталады. Барлық коммерциялық ТПУ материалдары үш негізгі шикізаттан: ұзын тізбекті полиолдардан, диизоцианаттардан және қысқа тізбекті тізбекті ұзартқыштардан полимерленеді.
2. TPU негізгі шикізат компоненттері
TPU - кезектесіп тұратын жұмсақ және қатты сегменттерден тұратын сегменттелген блок сополимері. Жұмсақ сегменттер TPU-ға икемділік, беріктік және төмен температураға төзімділік береді, ал қатты сегменттер қаттылықты, созылу беріктігі, тозуға төзімділік және термиялық тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Үш негізгі шикізат сәйкесінше осы екі сегменттік құрылымның қалыптасуына сәйкес келеді.
2.1 Ұзын тізбекті полиолдар (жұмсақ сегментті шикізат)
Ұзын тізбекті полиолдар (ұзын тізбекті диолдар) TPU жұмсақ сегменттерін қалыптастырудың негізгі шикізаты болып табылады, молекулалық салмағы 1000-нан 3000 г/мольге дейін. Олар TPU серпімділігі мен икемділігінің негізгі көзі болып табылады. Химиялық құрылымына сәйкес, полиолдар негізінен TPU негізгі жіктелуі мен негізгі өнімділік айырмашылықтарын анықтайтын екі санатқа бөлінеді.
ПолиэстерПолиолДикарбон қышқылдары мен диолдардың поликонденсация реакциясынан синтезделген. Полиэстер полиолдарынан алынған TPU керемет механикалық беріктікке, тозуға төзімділікке, майға төзімділікке және қартаюға төзімділікке ие. Ол жоғары созылу беріктігіне және жыртылуға төзімділікке ие және жоғары тозуға төзімді бөлшектерді, өнеркәсіптік тығыздағыштарды, аяқ киім материалдарын және желім өнімдерін өндіруге жарамды. Дегенмен, полиэстер негізіндегі TPU салыстырмалы түрде нашар гидролизге төзімділікке және төмен температуралық беріктікке ие және ұзақ мерзімді ылғалды ортада гидролизге және ыдырауға бейім.
ПолиэфирПолиолЭфир мономерлерінің сақиналы ашылатын полимерленуінен полимерленген. Полиэфир негізіндегі ТПУ гидролизге тамаша төзімділікке, төмен температураға икемділікке, суға төзімділікке және микробтарға төзімділікке ие. Ол өте төмен температуралы ортада икемді және тұрақты болып қалады және ылғал мен бактериялардың әсерінен оңай эрозияға ұшырамайды. Ол су өткізбейтін пленкаларда, су астындағы аксессуарларда, сым және кабель қабықтарында және төмен температураға төзімді бөлшектерде кеңінен қолданылады. Оның кемшіліктері полиэфирлі ТПУ-мен салыстырғанда тозуға және майға төзімділіктің сәл төмендігінде.
2.2 Диизоцианаттар (қатты сегменттік өзек шикізаты)
Диизоцианаттар - NCO функционалды топтарын қамтитын реактивті мономерлер, олар полиолдардың гидроксил топтарымен және тізбекті кеңейткіштермен әрекеттесіп, қатты сегменттік құрылымдарды түзеді және TPU қаттылығын, қаттылығын және термиялық тұрақтылығын анықтаудың кілті болып табылады. Өнеркәсіптік TPU өндірісінде ең көп қолданылатын диизоцианат - MDI (метилендифенилдиизоцианат), ол тұрақты химиялық қасиеттерге, жоғары реакция белсенділігіне және төмен құбылмалылыққа ие және көптеген жалпы және жоғары өнімді TPU өнімдеріне жарамды.
Сонымен қатар, алифатты ТПУ синтездеу үшін HDI және IPDI сияқты арнайы диизоцианаттар қолданылады. Мұндай ТПУ молекулалық тізбекте бензол сақинасы құрылымына ие емес, сарғаюға, жарыққа төзімділікке және ауа райына төзімділікке тамаша төзімділік көрсетеді және сыртқы өнімдер, мөлдір сәндік бөлшектер, автомобиль сыртқы бөлшектері және жоғары сапалы түстермен үйлесетін өнімдер үшін арнайы қолданылады.
2.3 Қысқа тізбекті тізбекті ұзартқыштар (қатты сегменттің қосалқы шикізаты)
Тізбекті ұзартқыштар - бұл төмен молекулалық салмағы бар қысқа тізбекті диолдар (негізінен 1,4-Бутандиол, BDO), олар артық диизоцианаттармен әрекеттесіп, тығыз қатты сегмент аймақтарын түзеді. Олар TPU қаттылығын, модулін және механикалық қасиеттерін реттеуде маңызды рөл атқарады. Тізбекті ұзартқыштардың қосу коэффициентін өзгерту арқылы өндірушілер TPU қаттылық диапазонын 60 Shore A (жұмсақ резеңке күйі)-ден 85 Shore D (қатты пластикалық күйі)-ге дейін дәл басқара алады.
Тізбекті ұзартқыштар мен диизоцианаттардан түзілген қатты сегменттік құрылым молекулалық тізбектер арасындағы сутектік байланыс арқылы физикалық көлденең байланыс нүктелерін құрайды, бұл TPU бөлме температурасында резеңке тәрізді серпімділікке ие болуын қамтамасыз етеді және инъекциялық қалыптау, экструзия, үрлеу және басқа да термопластикалық өңдеу үшін жоғары температурада балқытылып, ағызылуы мүмкін.
3. Шикізат формуласына негізделген ТПУ жіктелуі
Полиол шикізатының түріне сәйкес, өнеркәсіптік TPU шикізаты негізінен үш серияға бөлінеді, олар көптеген қолдану сценарийлерін қамтиды:
Полиэстер TPUПолиэстер полиол шикізаты басым, жоғары беріктікке, тозуға төзімділікке және химиялық төзімділікке ие, өнеркәсіптік тозуға төзімді бөлшектерге, аяқ киім табандарына, былғары пленкаларға және байланыстырушы материалдарға жарамды.
Полиэфирлі TPUПолиэфирлі полиол шикізатына негізделген, гидролизге төзімділігі жоғары және төмен температуралық көрсеткіштері бар, су өткізбейтін, тыныс алатын пленкаларда, медициналық керек-жарақтарда, кабель материалдарында және суыққа төзімді жабдық бөлшектерінде кеңінен қолданылады.
Арнайы модификацияланған TPUҮш негізгі шикізат негізінде функционалды қоспаларды (отқа төзімді заттар, ультракүлгін сәулелерге қарсы агенттер, қатайтқыштар және т.б.) қосыңыз немесе жоғары сапалы теңшелген сценарийлер үшін отқа төзімді, ауа райына төзімді, мөлдір, бактерияға қарсы және басқа да арнайы TPU материалдарын алу үшін композиттік полиол формулаларын қолданыңыз.
4. Шикізатпен анықталатын негізгі қасиеттер
TPU шикізатының сәйкестік коэффициенті мен түрі материалдың соңғы өнімділігін тікелей анықтайды, айқын реттелетін сипаттамаларды көрсетеді:
- Қаттылықты реттеу мүмкіндігіҚатты сегменттердің (диизоцианат + тізбекті ұзартқыш) үлесін реттеу TPU қаттылығының үздіксіз өзгеруін жүзеге асыра алады, жұмсақ эластомерді қатты инженерлік пластикке дейін жабады.
- Механикалық қасиеттерПолиэстер шикізаты жоғары созылу беріктігі мен тозуға төзімділікті қамтамасыз етеді; полиэфир шикізаты беріктік пен шаршауға төзімділікті оңтайландырады.
- Қоршаған ортаға бейімделуПолиэфирлі ТПУ гидролизге және төмен температураға төзімді; алифатикалық диизоцианат шикізаты ауа райына төзімділікті және сарғаюға қарсы өнімділікті жақсартады.
- Өңдеу өнімділігіШикізаттың молекулалық салмағының ақылға қонымды таралуы балқымалардың жақсы сұйықтығын қамтамасыз етеді, бұл TPU-ның әртүрлі термопластикалық өңдеу технологияларына бейімделуіне және қайта өңделген қайта өңдеуді қолдауға мүмкіндік береді.
5. Өндіріс және өңдеу сипаттамалары
TPU шикізаты көлемді полимерлеу немесе ерітінді полимерлеу арқылы өндіріледі. Полиолдардың, диизоцианаттардың және тізбекті ұзартқыштардың дәл пропорциясынан кейін материалдар біркелкі TPU түйіршікті шикізатын қалыптастыру үшін жоғары температуралы полимерлеуден, тізбекті ұзарту реакциясынан, салқындатудан және түйіршіктеуден өтеді. Өндірістің барлық процесінде пластификаторлар жоқ, ал дайын шикізат улы емес және экологиялық таза, RoHS және REACH сияқты жаһандық қоршаған ортаны қорғау стандарттарына сәйкес келеді.
Термопластикалық материал ретінде TPU шикізат түйіршіктерін кәдімгі пластикалық жабдықтармен тікелей өңдеуге болады. Өңдеу кезінде пайда болған қалдық материалдар мен қалдықтарды қайта өңдеуге, балқытуға және қайта пайдалануға болады, бұл материалдың аз шығынымен және ресурстарды пайдаланудың жоғары деңгейімен жүзеге асырылады, бұл жасыл өндірістің даму үрдісіне сәйкес келеді.
6. TPU шикізатының негізгі қолданылуы
Шикізат формулаларының реттелетін өнімділігін пайдалана отырып, TPU шикізаты бірнеше салада кеңінен қолданылады:
- Автокөлік өнеркәсібіАвтокөлік салонының бөлшектері, соққыны сіңіретін бөлшектер, су өткізбейтін шлангілер, сым және кабель қабықтары, модификацияланған TPU шикізатының жоғары беріктігі мен ауа райына төзімділігіне негізделген.
- Тұтыну тауарлары және аяқ киімСпорттық аяқ киім табандары, телефонды қорғайтын қаптар, жүк аксессуарлары, серпімді белдіктер, полиэстер TPU жоғары серпімділігі мен тозуға төзімділігін пайдаланады.
- Медициналық және күнделікті қажеттіліктерМедициналық катетерлер, қорғаныс құралдары, тағамдық керек-жарақтар, тағамдық қауіпсіз және гидролизге төзімді полиэфирлі TPU шикізатын қабылдау.
- Өнеркәсіптік өндірісТозуға төзімді төсемдер, конвейерлік таспалар, гидравликалық шлангілер, желім пленкалары, TPU шикізатының жоғары беріктігі мен химиялық тұрақтылығын толық пайдаланады.
- Жаңа энергетика және электроника өнеркәсібіБатареяны қорғайтын пленкалар, икемді схемалық тақтаның керек-жарақтары, жалынға төзімді оқшаулағыш бөлшектер, модификацияланған жалынға төзімді және жоғары оқшаулағыш TPU шикізатын пайдаланады.
7. TPU шикізатының даму үрдісі
Өнеркәсіптік өндірісті жаңғырту және қоршаған ортаны қорғау талаптарының жақсаруымен TPU шикізаты жоғары өнімділікке, қоршаған ортаны қорғауға және бейімдеуге қарай дамып келеді. Сала дәстүрлі мұнай негізіндегі шикізатты ауыстыру үшін бионегізделген полиол шикізатын зерттеуге және әзірлеуге, көміртегі шығарындыларын азайтуға міндеттенеді. Сонымен қатар, ауа райына жоғары төзімділік, жоғары жалынға төзімділік, жоғары мөлдірлік және ультра төмен температураға төзімді арнайы TPU шикізаты жаңа энергетика, аэроғарыш, жоғары деңгейлі медициналық және басқа да дамып келе жатқан салалардың қатаң өнімділік талаптарына сай болу үшін үздіксіз жетілдірілуде. Сонымен қатар, қайта өңделетін және биологиялық ыдырайтын модификацияланған TPU шикізаты TPU өнеркәсібінің тұрақты дамуын ілгерілететін негізгі зерттеу бағытына айналды.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 15 маусым