TPU Материјал – сеопфатна анализа

Што е TPU

TPU е термопластичен полиуретан, еден вид полиуретан кој може да се загрева и обликува, и растворен во растворувачи. Во споредба со мешан и леан полиуретан, термопластичен полиуретан има малку или никакво хемиско вкрстено поврзување во својата хемиска структура, а неговите молекули се во основа линеарни, но постои одредена количина на физичка размена.

Концептот на физичка размена првпат беше предложен од Schollenberge CS во 1958 година, кој се однесува на „поврзувачките точки“ помеѓу линеарни полиуретански молекуларни синџири кои се термички или реверзибилно растворливи во растворувачи. Тоа всушност не е хемиска вкрстена врска, туку ја игра улогата на хемиска вкрстена врска. Поради ефектот на оваа физичка размена, полиуретанот формира повеќефазна морфолошка теорија, а водородните врски на полиуретанот ја подобруваат неговата морфологија и го прават поотпорен на поголема влажност.

Класификација на TPU

Сега кога знаеме што TPU е, кои се нејзините класификации? Во зависност од различните стандарди за класификација, TPU материјалите можат да имаат многу различни класификации.

На пример, според структурата на мекиот сегмент, тие можат да се поделат на тип полиестер, тип полиетер и тип на бутадиен, кои содржат естер, етер или бутен групи, соодветно. Според структурата на тврдиот сегмент, тие можат да се поделат на уретански тип и тип на уретанска уреа, кои се добиваат соодветно со продолжувач на ланецот на диол или продолжувач на диамински синџир. Најчесто користената класификација е поделена на тип полиестер и тип полиетер.

Според тоа дали има вкрстено поврзување, може да се подели на чисто термопластично и полутермопластично. Првата е чиста линеарна структура без вкрстени врски, додека втората содржи мала количина на вкрстени врски како што е уретан метакрилат. Според употребата на готови производи, може да се подели на делови со специјална форма (разни механички делови), цевки (обвивки, профили на прачки), филмови (листови, тенки плочи), како и лепила, премази, влакна итн.

Како е TPU синтетизиран

TPU, од перспектива на молекуларна структура, припаѓа на полиуретан. Па, како се синтетизира?

Според различни процеси на синтеза, главно се дели на полимеризација на големо и полимеризација на раствор.

 Во рефус полимеризација, може дополнително да се подели на пред-полимеризација и метод во еден чекор врз основа на тоа дали има претходна реакција.

• Пред-полимеризацијата вклучува реакција на диизоцијанат со диол со висока молекуларна тежина за одреден временски период, а потоа додавање на продолжувач на синџирот за да се произведе TPU.
• Методот во еден чекор вклучува мешање на диол со висока молекуларна тежина, диизоцијанат и продолжувач на синџирот заедно за да реагираат и да произведат TPU.

Полимеризацијата на растворот вклучува растворање на диизоцијанат во растворувач, додавање диол со висока молекуларна тежина за да реагира одреден временски период и на крајот додавање на продолжувач на синџирот за да се произведе TPU.

Видот на TPU мек сегмент, молекуларна тежина, содржина на тврди или меки сегменти и TPU состојба на агрегација ќе влијае на густината на TPU, што е приближно помеѓу 1.10 и 1.25, без значителна разлика од другите гуми и пластика.

Во исто цврстина, густина на полиетер TPU е пониска од онаа на полиестер TPU.

Како е TPU обработен материјал

TPU материјалите се обработуваат преку различни методи за да се формира финалниот производ по синтезата на TPU честички.Главните методи кои се користат за TPU обработка се топи обработка и раствор обработка.

Обработката со топење е вообичаен процес кој се користи во пластичната индустрија: како што се мешање, калндерирање, истиснување, обликување со дување и обликување (вклучувајќи вбризгување, компресија, пренос и центрифугално обликување). Обработката на растворот вклучува растворање на честичките во растворувач или директно полимеризирање во растворувач за да се формира раствор, кој потоа се премачкува или се врти.

TPU не бара реакција на вкрстено поврзување на вулканизација за да се произведе финалниот производ, што може да го скрати производниот циклус, а отпадните материјали може да се рециклираат и повторно да се користат.

Изведба на TPU материјал

Материјалот е широко користен бидејќи има одлични перформанси и TPU не е исклучок. Како лиен полиуретан (течен) и мешан полиуретан (цврст), TPU има висок модул, висока јачина, високо издолжување, висока еластичност, одлична отпорност на абење, отпорност на масло, отпорност на ниски температури и отпорност на стареење. Меѓу нив, високата цврстина на истегнување, големото издолжување и ниската долгорочна стапка на трајна деформација на компресија се значајни предности на TPU.

Механичките својства на TPU главно ќе биде објаснето од аспектите на цврстина на истегнување, издолжување, еластичност и цврстина.

1. Висока цврстина на истегнување и големо издолжување

TPU има одлична цврстина на истегнување и издолжување. Од податоците на сликата подолу, можеме да видиме дека цврстината на истегнување и издолжувањето на полиетерот TPU се далеку подобри од PVC пластика и гума.

Покрај тоа, TPU може да ги исполни барањата на прехранбената индустрија без или со многу малку адитиви за време на обработката, што е тешко за други материјали како што се PVC и гума за да се постигне.

2.Еластичноста е многу чувствителна на температура

Отпорноста на TPU се однесува на степенот до кој брзо се враќа во првобитната состојба откако ќе се ослободи деформациониот напон, што се изразува со енергијата за обновување, односно соодносот на работата за враќање на деформацијата со работата потребна за да се добие деформацијата. Тоа е функција на динамичкиот модул и внатрешното триење на еластичното тело и е многу чувствителен на температура.

Меките сегменти на TPU се PTMG, PCL и PBA, со релативна молекуларна тежина од 1000 и 2000, соодветно; тврдите сегменти се MDI-BDO, со содржина на тврд сегмент од 48.2% (PCL-1250 е 42.7%) и 31.7%, и r0=1.05 синтеза на предполимер.

Како што се очекуваше, еластичноста се намалува со намалување на температурата до одредена температура, а потоа еластичноста брзо се зголемува. Оваа температура е температура на кристализација на мекиот сегмент, која е одредена од структурата на макромолекуларниот диол и е пониска за полиетерот TPU отколку за полиестер TPU. На температури под температурата на кристализација, еластичното тело станува многу тврдо и ја губи својата еластичност, така што еластичноста е слична на отскокнување од тврда метална површина.

3. Опсегот на цврстина е Shore A60~D80

Цврстината е показател за способноста на материјалот да се спротивстави на деформации, гребнатини и гребнатини.

TPU тврдоста обично се мери со помош на тестери за цврстина Shore A и Shore D, додека Shore A се користи за помек TPU а Shore D се користи за потешко TPU.

Бидејќи цврстината на TPU може да се прилагоди со прилагодување на односот на меки и тврди сегменти, TPU има релативно широк опсег на цврстина, со опсег на цврстина од Shore A60~D80, што ја опфаќа цврстината на гумата и пластиката и висока еластичност низ целиот опсег на цврстина.

Со промени во тврдоста, некои својства на TPU ќе се промени. На пример, зголемување на цврстината на TPU ќе резултира со зголемен модул на истегнување и цврстина на кинење, зголемена цврстина и притисок на притисок (капацитет на оптоварување), намалено издолжување при прекин, зголемена густина и динамично создавање топлина и зголемена отпорност на околината.

Употребата на TPU

Во 1958 година, американската компанија Goodrich Chemicals (сега преименувана во Лубризол) за прв пат го регистрираше TPU бренд име Estane, и оттогаш, повеќе од 20 брендови на TPU се појавија ширум светот во текот на изминатите 40 години, со неколку серии производи за секој бренд. Како еластомер со високи перформанси, TPU има широк асортиман на апликации за производи во низводно, и широко се користи во секојдневни потреби, спортска опрема, играчки, украсни материјали и други полиња. Еве неколку примери:

1. Обувки

TPU се користи во обувките главно поради одличната еластичност и отпорност на абење. Производи за обувки кои содржат TPU се многу поудобни за носење од обичните производи за обувки, и затоа се пошироко користени во производите за обувки од високата класа, особено во некои спортски и секојдневни обувки.

2. Црева

TPU Цревата се широко користени во Кина како црева за гас и масло за авиони, резервоари, автомобили, мотоцикли, машински алати и друга механичка опрема поради нивната флексибилност, добра цврстина на истегнување, отпорност на удар и отпорност на високи и ниски температури.

3. Кабли

TPU обезбедува отпорност на кинење, отпорност на абење и карактеристики на свиткување, а отпорноста на високи и ниски температури е клучен фактор за перформансите на кабелот. Затоа, на кинескиот пазар, TPU се користи за кабли од високата класа, како што се контролните кабли и каблите за напојување за заштита на материјалите за покривање на сложените дизајни на кабли, а неговата употреба станува сè пораспространета.

4. Медицинска опрема

TPU е безбедно, стабилно и висококвалитетно PVC заменете го материјалот што не содржи штетни хемикалии како што се фталатите и не предизвикува несакани ефекти кога се пренесува во крв или други течности во медицински катетри или медицински кеси. Специјално развиен степен на истиснување и инјектирање TPU може лесно да се користи со постоечките PVC опрема со мали прилагодувања.