TPU Materiale – Analisi completa

Che cos'è la TPU

TPU è il poliuretano termoplastico, un tipo di poliuretano che può essere riscaldato e modellato e sciolto in solventi. Rispetto al poliuretano misto e fuso, poliuretano termoplastico ha poca o nessuna reticolazione chimica nella sua struttura chimica e le sue molecole sono fondamentalmente lineari, ma c'è una certa quantità di scambio fisico.

Il concetto di scambio fisico è stato proposto per la prima volta da Schollenberge CS nel 1958, che si riferisce ai "punti di connessione" tra catene molecolari lineari di poliuretano che sono termicamente o reversibilmente solubili in solventi. In realtà non è un cross-link chimico, ma svolge il ruolo di un cross-link chimico. A causa dell'effetto di questo scambio fisico, il poliuretano forma una teoria morfologica multifase e i legami idrogeno del poliuretano migliorano la sua morfologia e lo rendono più resistente all'umidità più elevata.

Classificazione dei TPU

Ora che sappiamo cosa TPU è, quali sono le sue classificazioni? A seconda dei diversi standard di classificazione, TPU i materiali possono avere molte classificazioni diverse.

Ad esempio, secondo la struttura del segmento morbido, possono essere suddivisi in tipo poliestere, tipo polietere e tipo butadiene, che contengono rispettivamente gruppi estere, etere o butene. Secondo la struttura del segmento duro, possono essere suddivisi in tipo uretano e tipo uretano urea, che sono ottenuti rispettivamente mediante estensore della catena diolica o estensore della catena diamminica. La classificazione comunemente usata è suddivisa in tipo poliestere e tipo polietere.

A seconda della presenza di reticolazione, può essere suddiviso in termoplastico puro e semi-termoplastico. La prima è una struttura lineare pura senza legami di reticolazione, mentre la seconda contiene una piccola quantità di legami di reticolazione come l'uretano metacrilato. A seconda dell'utilizzo dei prodotti finiti, può essere suddiviso in particolari sagomati (parti meccaniche varie), tubi (guaine, profilati in tondino), film (fogli, lamiere sottili), nonché adesivi, rivestimenti, fibre, ecc.

In che modo TPU sintetizzato

TPU, dal punto di vista della struttura molecolare, appartiene al poliuretano. Allora come viene sintetizzato?

Secondo diversi processi di sintesi, è principalmente suddiviso in polimerizzazione in massa e polimerizzazione in soluzione.

 Nella polimerizzazione in massa, può essere ulteriormente suddivisa in pre-polimerizzazione e metodo a una fase in base all'esistenza di una pre-reazione.

• La pre-polimerizzazione comporta la reazione del diisocianato con diolo ad alto peso molecolare per un certo periodo di tempo e quindi l'aggiunta di un estensore di catena per produrre TPU.
• Il metodo in un'unica fase prevede la miscelazione di diolo ad alto peso molecolare, diisocianato ed estensore di catena insieme per reagire e produrre TPU.

La polimerizzazione in soluzione comporta la dissoluzione del diisocianato in un solvente, l'aggiunta di diolo ad alto peso molecolare per reagire per un certo periodo di tempo e infine l'aggiunta di un estensore di catena per produrre TPU.

Il tipo di TPU segmento molle, peso molecolare, contenuto di segmenti duri o molli, e TPU stato di aggregazione influenzerà la densità di TPU, che è approssimativamente compreso tra 1.10 e 1.25, senza differenze significative rispetto ad altre gomme e plastiche.

Alla stessa durezza, la densità del polietere TPU è inferiore a quello del poliestere TPU.

In che modo TPU materiale lavorato

TPU i materiali vengono elaborati attraverso vari metodi per formare il prodotto finale dopo la sintesi di TPU particelle.I principali metodi utilizzati per TPU l'elaborazione è l'elaborazione della fusione e l'elaborazione della soluzione.

La lavorazione a fusione è un processo comunemente utilizzato nell'industria della plastica: come miscelazione, calandratura, estrusione, soffiaggio e stampaggio (incluse iniezione, compressione, trasferimento e stampaggio centrifugo). L'elaborazione della soluzione comporta la dissoluzione delle particelle in un solvente o la loro polimerizzazione diretta in un solvente per formare una soluzione, che viene quindi rivestita o filata.

TPU non richiede la reazione di reticolazione della vulcanizzazione per produrre il prodotto finale, che può accorciare il ciclo di produzione e i materiali di scarto possono essere riciclati e riutilizzati.

Performance di TPU materiale

Un materiale è ampiamente utilizzato perché ha prestazioni eccellenti e TPU non fa eccezione. Come il poliuretano fuso (liquido) e il poliuretano misto (solido), TPU ha un modulo elevato, un'elevata resistenza, un elevato allungamento, un'elevata elasticità, un'eccellente resistenza all'usura, resistenza all'olio, resistenza alle basse temperature e resistenza all'invecchiamento. Tra questi, l'elevata resistenza alla trazione, il grande allungamento e il basso tasso di deformazione permanente di compressione a lungo termine sono vantaggi significativi di TPU.

Le proprietà meccaniche di TPU sarà spiegato principalmente dagli aspetti di resistenza alla trazione, allungamento, resilienza e durezza.

1. Elevata resistenza alla trazione e grande allungamento

TPU ha un'eccellente resistenza alla trazione e allungamento. Dai dati nella figura sottostante, possiamo vedere che la resistenza alla trazione e l'allungamento del polietere TPU sono di gran lunga superiori a PVC plastica e gomma.

Inoltre, TPU può soddisfare i requisiti dell'industria alimentare senza o con pochissimi additivi durante la lavorazione, cosa difficile per altri materiali come PVC e gomma da raggiungere.

2. La resilienza è molto sensibile alla temperatura

La resilienza di TPU si riferisce al grado in cui ritorna rapidamente al suo stato originale dopo che lo stress di deformazione è stato rilasciato, che è espresso dall'energia di recupero, cioè il rapporto tra il lavoro di rimbalzo della deformazione e il lavoro richiesto per produrre la deformazione. È una funzione del modulo dinamico e dell'attrito interno del corpo elastico ed è molto sensibile alla temperatura.

I segmenti morbidi di TPU sono PTMG, PCL e PBA, con pesi molecolari relativi rispettivamente di 1000 e 2000; i segmenti duri sono MDI-BDO, con contenuto di segmenti duri del 48.2% (PCL-1250 è 42.7%) e 31.7% e r0=1.05 sintesi di prepolimero.

Come previsto, la resilienza diminuisce al diminuire della temperatura fino a una certa temperatura, quindi l'elasticità aumenta rapidamente. Questa temperatura è la temperatura di cristallizzazione del segmento morbido, che è determinata dalla struttura del diolo macromolecolare ed è inferiore per il polietere TPU che per il poliestere TPU. A temperature inferiori alla temperatura di cristallizzazione, il corpo elastico diventa molto duro e perde la sua elasticità, quindi la resilienza è simile al rimbalzo da una superficie di metallo duro.

3. La gamma di durezza è Shore A60~D80

La durezza è un indicatore della capacità di un materiale di resistere a deformazioni, graffi e abrasioni.

TPU la durezza viene solitamente misurata utilizzando i tester di durezza Shore A e Shore D, con Shore A utilizzato per più morbido TPU e Shore D usato per più duro TPU.

Perché la durezza di TPU può essere regolato regolando il rapporto tra segmenti morbidi e duri, TPU ha una gamma di durezze relativamente ampia, con una gamma di durezze di Shore A60~D80, che copre la durezza della gomma e della plastica, e un'elevata elasticità nell'intera gamma di durezze.

Con i cambiamenti di durezza, alcune proprietà di TPU cambierà. Ad esempio, aumentando la durezza di TPU si tradurrà in un aumento del modulo di trazione e della resistenza allo strappo, maggiore rigidità e sollecitazione di compressione (capacità di carico), minore allungamento a rottura, maggiore densità e generazione di calore dinamico e maggiore resistenza ambientale.

L'uso di TPU

Nel 1958, la società americana Goodrich Chemicals (ora ribattezzata Lubrizol) registrò per la prima volta il TPU marchio Estane, e da allora, più di 20 marchi di TPU sono emersi in tutto il mondo negli ultimi 40 anni, con diverse serie di prodotti per ogni marchio. Come elastomero ad alte prestazioni, TPU ha una vasta gamma di applicazioni di prodotti a valle ed è ampiamente utilizzato nelle necessità quotidiane, attrezzature sportive, giocattoli, materiali decorativi e altri campi. Ecco alcuni esempi:

1. Calzature

TPU viene utilizzato nelle calzature principalmente per la sua eccellente elasticità e resistenza all'usura. Prodotti per calzature contenenti TPU sono molto più comodi da indossare rispetto ai normali prodotti per calzature, e sono quindi più ampiamente utilizzati nei prodotti di calzature di fascia alta, soprattutto in alcune scarpe sportive e casual.

2. Tubi flessibili

TPU i tubi sono ampiamente utilizzati in Cina come tubi per gas e petrolio per aerei, carri armati, automobili, motocicli, macchine utensili e altre apparecchiature meccaniche grazie alla loro flessibilità, buona resistenza alla trazione, resistenza agli urti e resistenza alle alte e basse temperature.

3. cavi

TPU fornisce resistenza allo strappo, resistenza all'usura e caratteristiche di flessione e la resistenza alle alte e basse temperature è un fattore chiave per le prestazioni del cavo. Pertanto, nel mercato cinese, TPU viene utilizzato per cavi di fascia alta come cavi di controllo e cavi di alimentazione per proteggere i materiali di rivestimento di progetti di cavi complessi e il suo utilizzo sta diventando sempre più diffuso.

4. Attrezzature mediche

TPU è sicuro, stabile e di alta qualità PVC materiale sostitutivo che non contenga sostanze chimiche dannose come ftalati e non produca effetti collaterali se trasferito al sangue o ad altri fluidi in cateteri medici o sacche mediche. Grado appositamente sviluppato per estrusione e iniezione TPU può essere facilmente utilizzato con l'esistente PVC attrezzature con lievi regolazioni.