Síntese, procesamento, rendemento e aplicación de materiais de TPU

TPU (poliuretano termoplástico)é un tipo de poliuretano que se pode plastificar por quecemento e disolver con solventes. En comparación co poliuretano de tipo mesturado e o de tipo fundición, o poliuretano termoplástico non ten ou ten pouca reticulación química na súa estrutura química, e as súas moléculas son basicamente lineais, pero hai un certo grao de intercambio físico.
O concepto do chamado intercambio físico, proposto por primeira vez por Schollenberger CS en 1958, refírese á existencia de "puntos de conexión" reversibles entre cadeas moleculares lineais de poliuretano cando se expoñen á calor ou a solventes. Non se trata realmente dunha reticulación química. Pero actúa como unha reticulación química. Como resultado desta reticulación física, o poliuretano forma unha estrutura morfolóxica heteroxénea, e as pontes de hidróxeno do poliuretano fortalecen a súa morfoloxía e fano resistente a unha maior humidade.

Cal é a clasificación dos TPU?

Agora que sabemos o que é un TPU, cales son as súas clasificacións? Segundo os diferentes estándares de clasificación, o TPU pode ter moitas clasificacións diferentes.

Por exemplo, segundo a estrutura do segmento brando, pódese dividir en tipo poliéster, tipo poliéter e tipo butadieno, que conteñen un grupo éster, un grupo éter ou un grupo buteno respectivamente. Segundo a estrutura do segmento duro, pódese dividir en tipo uretano e tipo uretano-urea, que se obteñen respectivamente a partir de extensores de cadea de diol ou extensores de cadea de diamina. A división común divídese en tipo poliéster e tipo poliéter.
Segundo a presenza ou ausencia de reticulación, pódense dividir en termoplásticos puros e semitermoplásticos. Os primeiros teñen unha estrutura lineal pura sen enlaces de reticulación; os segundos conteñen unha pequena cantidade de alofanato e outros enlaces de reticulación. Segundo o uso dos produtos acabados, pódense dividir en pezas de formas especiais (varias pezas mecánicas), tubos (vaíñas, perfís de varas), películas (láminas, láminas), adhesivos, revestimentos e fibras.

Como se sintetiza o TPU

Aínda que existen moitas clasificacións de TPU, todas pertencen ao poliuretano en termos de estrutura molecular. Entón, como se formou? Segundo os diferentes procesos de síntese, divídese principalmente en polimerización en masa e polimerización en solución.

Na polimerización en masa, pódese dividir en método de prepolimerización e método dun só paso segundo haxa ou non unha prereacción: o método de prepolimerización consiste en facer reaccionar o diisocianato cun diol macromolecular durante un certo período de tempo e despois engadir unha extensión de cadea para producir TPU; Os diois moleculares, os diisoésteres e os extensores de cadea mestúranse e reaccionan simultaneamente para formar TPU.
A polimerización en solución consiste en disolver primeiro o diisocianato no solvente, despois engadir diol macromolecular para facelo reaccionar durante un certo período de tempo e, finalmente, engadir un extensor de cadea para xerar TPU.
O tipo de segmento brando, o peso molecular, o segmento duro ou o contido de segmento brando e o estado de agregación de TPU do TPU afectarán á súa densidade. A densidade está entre 1.10 e 1.25, o que non difire significativamente da doutros cauchos e plásticos. Coa mesma dureza, a densidade do TPU de poliéter é menor que a do TPU de poliéster.

Como se procesa o TPU

A resina de TPU necesita ser procesada para fabricar produtos acabados, e o TPU procésase principalmente mediante o método de fusión e o método de solución. A súa estrutura molecular é un bloque ríxido obtido ao reaccionar diisocianato de difenilmetano (MDI) ou diisocianato de tolueno (TDI) cun extensor de cadea e diisocianato como o diisocianato de difenilmetano (MDI) ou o diisocianato de tolueno (TDI). As moléculas e os poliois macromoleculares reaccionan alternativamente para formar segmentos flexibles.

O procesamento por fusión é un proceso que se emprega habitualmente na industria do plástico: como a mestura, o calandrado, a extrusión, o moldeo por soplado e o moldeo (incluíndo a inxección, a compresión, a transferencia e a centrifugación, etc.). O procesamento en solución é a disolución de gránulos en solventes ou a polimerización directa en solventes. Despois de preparar unha solución, realízase o revestimento, o xirado, etc.
O TPU convértese no produto final, que xeralmente non require vulcanización nin reacción de reticulación, o que pode acurtar o ciclo de produción, e os materiais de refugallo pódense reciclar e reutilizar.

Rendemento do TPU

Do mesmo xeito que o poliuretano fundido (líquido) e o poliuretano mesturado (sólido), o TPU ten un módulo elevado, unha alta resistencia, un alto alongamento e unha alta elasticidade, unha excelente resistencia ao desgaste, á resistencia ao aceite, á baixa temperatura e ao envellecemento. Entre elas, a alta resistencia á tracción, o alto alongamento e a baixa deformación por compresión a longo prazo son vantaxes significativas do TPU.

1. Alta resistencia á tracción e alto alongamento
O TPU ten unha excelente resistencia á tracción e alongamento. A partir dos datos da figura seguinte, podemos ver que a resistencia á tracción e o alongamento do poliéter TPU son moito mellores que as do plástico e a goma de cloruro de polivinilo.

Ademais, o TPU pode cumprir os requisitos da industria alimentaria sen engadir ou engadir poucos aditivos no proceso de procesamento, o que é difícil para outros materiais como o PVC e o caucho.

2. A resiliencia é moi sensible á temperatura
A resiliencia do TPU refírese ao grao de rápida recuperación da súa forma orixinal despois de liberar a tensión de deformación, o que se expresa mediante enerxía de recuperación, é dicir, a relación entre o traballo de retracción da deformación e o traballo necesario para a deformación. É función do módulo dinámico e da fricción interna do elastómero e é moi sensible á temperatura.

A recuperación elástica diminúe coa diminución da temperatura, ata que a elasticidade volve aumentar rapidamente a unha determinada temperatura. Esta temperatura é a temperatura de cristalización do segmento brando, que depende da estrutura do diol macromolecular, e o poliéter TPU é máis baixo que o poliéster TPU. A temperaturas por debaixo da temperatura de cristalización, o elastómero endurece moito e perde a súa elasticidade, polo tanto, o rebote é similar ao rebote nunha superficie de metal duro.

3. O rango de dureza é Shore A60~D80
A dureza é un indicador da capacidade dun material para resistir deformacións, rabuñaduras e golpes.
A dureza do TPU pódese axustar axustando a proporción entre os segmentos de cadea brandos e duros. Polo tanto, o TPU ten un rango de dureza relativamente amplo. A súa dureza varía de Shore A60 a D80, abarcando a dureza da goma e o plástico, e ten unha ampla gama de durezas en todo o rango de dureza. Alta elasticidade.
Co cambio de dureza, algunhas propiedades do TPU cambiarán. Por exemplo, se se aumenta a dureza do TPU, haberá cambios no rendemento, como un aumento do módulo de tracción e da resistencia ao desgarro, unha maior rixidez e tensión de compresión (capacidade de carga), unha diminución do alongamento, unha maior densidade e xeración dinámica de calor e unha maior resistencia ambiental.

Campo de aplicación do TPU

O TPU foi comercializado con éxito por primeira vez pola American Goodrich Chemical Company (agora Lubrizol) en 1958 e, desde entón, foi investigado e expandido por todo o mundo. Na actualidade, os fabricantes de materias primas de TPU inclúen principalmente BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical e outros.
Como elastómero con excelente rendemento, o TPU ten unha ampla gama de produtos derivados e úsase amplamente en artigos de primeira necesidade, artigos deportivos, xoguetes, materiais decorativos e outros campos. Aquí tes algúns exemplos.
1. Material do calzado
O TPU úsase en materiais para calzado principalmente debido á súa excelente elasticidade e resistencia ao desgaste. Os produtos de calzado que conteñen TPU son moi superiores en comodidade de uso aos produtos de calzado ordinarios, polo que se usan amplamente en produtos de calzado de alta gama, especialmente nalgúns calzado deportivo e calzado informal.


2. Mangueira
Debido a que a mangueira de TPU ten suavidade, boa resistencia á tracción, resistencia ao impacto e resistencia a altas e baixas temperaturas, a mangueira de TPU úsase amplamente na China para o transporte de gas e petróleo de aeronaves, tanques, automóbiles, motocicletas, máquinas-ferramenta e outras mangueiras de equipos mecánicos.



3.Fío
O TPU proporciona resistencia ao rasgamento, ao desgaste e ás características de flexión, e a resistencia a altas e baixas temperaturas é a clave para o rendemento dos cables. Polo tanto, no mercado chinés, o TPU para cables de gama alta, como cables de control e cables de alimentación, úsase para protexer os materiais de revestimento de cables con deseños complexos, e os seus usos son cada vez máis amplos.



4. Equipamento médico
O TPU é unha alternativa segura, estable e de alta calidade ao PVC. Non contén substancias químicas nocivas como os ftalatos e migra ao sangue ou outros líquidos en catéteres médicos ou bolsas médicas para causar efectos secundarios. O TPU de grao de extrusión e de grao de inxección pódese usar facilmente cun pequeno axuste nos equipos de PVC existentes.