Термопластикалық полиуретанды эластомер дегеніміз не?

Термопластикалық полиуретанды эластомер дегеніміз не?

Полиуретанды эластомер - полиуретанды синтетикалық материалдардың бір түрі (басқа түрлері полиуретанды көбік, полиуретанды желім, полиуретанды жабын және полиуретанды талшық деп аталады), ал термопластикалық полиуретанды эластомер - полиуретанды эластомердің үш түрінің бірі. Адамдар оны әдетте TPU деп атайды (полиуретанды эластомерлердің басқа екі негізгі түрі - құйылған полиуретанды эластомерлер, қысқартылған CPU және аралас полиуретанды эластомерлер, қысқартылған MPU).

TPU - қыздыру арқылы пластиктендірілуге ​​және еріткішпен ерітуге болатын полиуретанды эластомердің бір түрі. CPU және MPU-мен салыстырғанда, TPU-ның химиялық құрылымында химиялық көлденең байланыс аз немесе мүлдем жоқ. Оның молекулалық тізбегі негізінен сызықтық, бірақ белгілі бір мөлшерде физикалық көлденең байланыс бар. Бұл құрылымы өте тән термопластикалық полиуретанды эластомер.

ТПУ құрылымы және жіктелуі

Термопластикалық полиуретан эластомері - (AB) блокты сызықтық полимер. A ұзын тізбек деп аталатын жоғары молекулалық салмағы бар полимер полиолын (эфир немесе полиэфир, молекулалық салмағы 1000 ~ 6000) білдіреді; B қысқа тізбек деп аталатын 2-12 түзу тізбекті көміртек атомдарынан тұратын диолды білдіреді.

Термопластикалық полиуретан эластомерінің құрылымында А сегменті жұмсақ сегмент деп аталады, ол икемділік пен жұмсақтық сипаттамаларына ие, бұл TPU созылғыштығын қамтамасыз етеді; В сегменті мен изоцианат арасындағы реакция нәтижесінде пайда болған уретан тізбегі қатты сегмент деп аталады, ол қатты және қатты қасиеттерге ие. А және В сегменттерінің арақатынасын реттеу арқылы әртүрлі физикалық және механикалық қасиеттері бар TPU өнімдері жасалады.

Жұмсақ сегмент құрылымына сәйкес, оны полиэстер түріне, полиэфир түріне және бутадиен түріне бөлуге болады, олардың құрамында эфир тобы, эфир тобы немесе бутен тобы бар. Қатты сегмент құрылымына сәйкес, оны уретан түріне және уретан мочевина түріне бөлуге болады, олар этиленгликоль тізбегін ұзартқыштардан немесе диамин тізбегін ұзартқыштардан алынады. Жалпы жіктеу полиэстер түріне және полиэфир түріне бөлінеді.

TPU синтезі үшін қандай шикізат түрлері бар?

(1) Полимерлі диол

Молекулалық салмағы 500-ден 4000-ға дейінгі және TPU эластомерінде 50%-дан 80%-ға дейінгі бифункционалды топтары бар макромолекулалық диол TPU-ның физикалық және химиялық қасиеттерінде шешуші рөл атқарады.

TPU эластомеріне жарамды диол полимерін полиэстер және полиэфир деп бөлуге болады: полиэстердің құрамына политетраметилен адип қышқылы гликоль (PBA) ε PCL, PHC кіреді; полиэфирлерге полиоксипропилен эфир гликоль (PPG), тетрагидрофуран полиэфир гликоль (PTMG) және т.б. кіреді.

(2) Диизоцианат

Молекулалық салмағы аз, бірақ функциясы ерекше, ол жұмсақ сегмент пен қатты сегментті байланыстыру рөлін атқарып қана қоймай, сонымен қатар TPU-ға әртүрлі жақсы физикалық және механикалық қасиеттер береді. TPU-ға қолданылатын диизоцианаттар: метилендифенилдиизоцианат (MDI), метилен бис (-4-циклогексил изоцианат) (HMDI), p-фенилдиизоцианат (PPDI), 1,5-нафталиндиизоцианат (NDI), p-фенилдиметилдиизоцианат (PXDI) және т.б.

(3) Шынжырды ұзартқыш

Молекулалық салмағы 100-350 болатын, кіші молекулалық диолға жататын, кіші молекулалық салмағы бар, ашық тізбекті құрылымы бар және алмастырғыш тобы жоқ тізбекті ұзартқыш жоғары қаттылық пен жоғары скалярлық салмақты TPU алуға көмектеседі. TPU үшін жарамды тізбекті ұзартқыштарға 1,4-бутандиол (BDO), 1,4-бис (2-гидроксиэтокси) бензол (HQEE), 1,4-циклогександиметанол (CHDM), p-фенилдиметилгликоль (PXG) және т.б. жатады.

ТПУ-ды қатайтатын агент ретінде модификациялау

Өнімнің құнын төмендету және қосымша өнімділікке қол жеткізу үшін полиуретанды термопластикалық эластомерлер әртүрлі термопластикалық және модификацияланған резеңке материалдарды қатайту үшін кеңінен қолданылатын қатайтқыш агенттер ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Жоғары полярлығына байланысты полиуретан медициналық өнімдерді жасау үшін пайдаланылуы мүмкін хлорланған полиэтилен (CPE) сияқты полярлық шайырлармен немесе каучуктармен үйлесімді болуы мүмкін; ABS-пен араластыру инженерлік термопластиктерді пайдалану үшін алмастыра алады; Поликарбонатпен (PC) бірге қолданылған кезде, ол майға төзімділік, отынға төзімділік және соққыға төзімділік сияқты қасиеттерге ие және автомобиль кузовтарын жасау үшін пайдаланылуы мүмкін; Полиэстермен біріктірілген кезде оның беріктігі жақсаруы мүмкін; Сонымен қатар, ол ПВХ, полиоксиметилен немесе PVDC-мен жақсы үйлесімді болуы мүмкін; Полиэстер полиуретан 15% нитрилді каучукпен немесе 40% нитрилді каучук/ПВХ қоспасымен жақсы үйлесімді болуы мүмкін; Полиэфир полиуретан 40% нитрилді каучук/поливинилхлорид қоспасы желімімен де жақсы үйлесімді болуы мүмкін; Ол сондай-ақ акрилонитрил стирол (SAN) сополимерлерімен үйлесімді болуы мүмкін; Ол реактивті полисилоксандармен өзара енетін желілік (IPN) құрылымдарды түзе алады. Жоғарыда аталған аралас желімдердің басым көпшілігі ресми түрде өндірілген.

Соңғы жылдары Қытайда TPU арқылы POM беріктендіру бойынша зерттеулер көбейіп келеді. TPU мен POM араластыру TPU-ның жоғары температураға төзімділігі мен механикалық қасиеттерін жақсартып қана қоймай, сонымен қатар POM-ды айтарлықтай беріктендіруге мүмкіндік береді. Кейбір зерттеушілер созылу сыну сынақтарында POM матрицасымен салыстырғанда, TPU бар POM қорытпасы сынғыш сынудан созылғыш сынуға ауысқанын көрсетті. TPU қосу POM-ға пішінді жад өнімділігін береді. POM кристалды аймағы пішінді жад қорытпасының бекітілген фазасы ретінде қызмет етеді, ал аморфты TPU мен POM аморфты аймағы қайтымды фаза ретінде қызмет етеді. Қалпына келтіру реакциясының температурасы 165 ℃ және қалпына келтіру уақыты 120 секунд болғанда, қорытпаның қалпына келтіру жылдамдығы 95%-дан асады және қалпына келтіру әсері ең жақсы болады.

TPU полиэтилен, полипропилен, этиленпропиленка, бутадиенка, изопренка немесе қалдық резеңке ұнтағы сияқты полярлы емес полимерлі материалдармен үйлесімді болуы қиын және жақсы өнімділікке ие композиттерді өндіру үшін пайдаланылмайды. Сондықтан, соңғысы үшін плазма, тәж, дымқыл химия, праймер, жалын немесе реактивті газ сияқты беттік өңдеу әдістері жиі қолданылады. Мысалы, American Air Products and Chemicals Company компаниясы 3-5 миллион молекулалық салмағы бар ультра жоғары молекулалық салмақты полиэтилен ұсақ ұнтағына F2/O2 белсенді газ беттік өңдеуін жүргізді және оны полиуретан эластомеріне 10% қатынасында қосты, бұл оның иілу модулін, созылу беріктігі мен тозуға төзімділігін айтарлықтай жақсарта алады. Ал F2/O2 белсенді газ беттік өңдеуін ұзындығы 6-35 мм болатын бағытта созылған қысқа талшықтарға да қолдануға болады, бұл композиттік материалдың қаттылығы мен жыртылуға төзімділігін жақсарта алады.

TPU қолдану салалары қандай?

1958 жылы Goodrich Chemical Company (қазіргі атауы Lubrizol) алғаш рет TPU бренді Estane-ді тіркеді. Соңғы 40 жылда әлемде 20-дан астам бренд болды және әрбір брендтің бірнеше өнім сериясы бар. Қазіргі уақытта әлемдегі негізгі TPU шикізат өндірушілері: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding және т.б.

Тамаша эластомер ретінде TPU күнделікті қажетті заттарда, спорт тауарларында, ойыншықтарда, сәндік материалдарда және басқа да салаларда кеңінен қолданылатын кең ауқымды өнімдерге ие. Төменде бірнеше мысал келтірілген.

① Аяқ киім материалдары

TPU негізінен аяқ киім материалдарында қолданылады, себебі оның серпімділігі мен тозуға төзімділігі жоғары. TPU бар аяқ киім өнімдері кәдімгі аяқ киім өнімдеріне қарағанда киюге әлдеқайда ыңғайлы, сондықтан олар жоғары сапалы аяқ киім өнімдерінде, әсіресе кейбір спорттық аяқ киімдер мен күнделікті аяқ киімдерде кеңінен қолданылады.

2 Шлангілер

Жұмсақтығы, жақсы созылу беріктігі, соққы беріктігі және жоғары және төмен температураларға төзімділігінің арқасында TPU шлангілері Қытайда ұшақтар, цистерналар, автомобильдер, мотоциклдер және станоктар сияқты механикалық жабдықтарға арналған газ және май шлангілері ретінде кеңінен қолданылады.

③ Кабель

TPU жыртылуға, тозуға және иілуге ​​төзімділік сипаттамаларын қамтамасыз етеді, жоғары және төмен температураға төзімділік кабельдің жұмысының кілті болып табылады. Сондықтан Қытай нарығында басқару кабельдері және қуат кабельдері сияқты озық кабельдер күрделі кабель конструкцияларының жабын материалдарын қорғау үшін TPU пайдаланады және оларды қолдану кең таралуда.

④ Медициналық құрылғылар

TPU - қауіпсіз, тұрақты және жоғары сапалы ПВХ алмастырғыш материал, оның құрамында фталат және басқа да химиялық зиянды заттар болмайды және медициналық катетердегі немесе медициналық пакеттегі қанға немесе басқа сұйықтықтарға ауысып, жанама әсерлер тудырады. Сонымен қатар, арнайы жасалған экструзиялық және инъекциялық TPU қолданыстағы ПВХ жабдықтарында аздап түзетулер енгізу арқылы оңай пайдаланылуы мүмкін.

⑤ Көлік құралдары және басқа да көлік құралдары

Нейлон матасының екі жағын да полиуретанды термопластикалық эластомермен экструзиялау және жабу арқылы 3-15 адамды тасымалдайтын үрлемелі жауынгерлік шабуыл салдары мен барлау салдарын жасауға болады, бұл вулканизацияланған резеңке үрлемелі салдарға қарағанда әлдеқайда жақсы өнімділікке ие; шыны талшықпен нығайтылған полиуретанды термопластикалық эластомерді көліктің екі жағындағы қалыпталған бөлшектер, есік қабықтары, бамперлер, үйкеліске қарсы жолақтар және торлар сияқты кузов компоненттерін жасау үшін пайдалануға болады.