In 1958 registreerde Goodrich Chemical Company (nu omgedoopt tot Lubrizol) voor het eerst het TPU-merk Estane. In de afgelopen 40 jaar zijn er wereldwijd meer dan 20 merknamen geweest, elk met verschillende productseries. Producenten van TPU-grondstoffen zijn momenteel voornamelijk BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical, enz.
1. Categorie TPU
Afhankelijk van de zachte segmentstructuur kan het worden onderverdeeld in polyestertype, polyethertype en butadieentype, die respectievelijk een estergroep, ethergroep of buteengroep bevatten.
Afhankelijk van de structuur van het harde segment kan het worden onderverdeeld in urethaan en urethaanureum, die respectievelijk worden verkregen uit ethyleenglycolketenverlengers of diamineketenverlengers. De algemene classificatie is onderverdeeld in polyester en polyether.
Afhankelijk van de aanwezigheid of afwezigheid van crosslinking, kan het worden onderverdeeld in zuivere thermoplasten en semi-thermoplasten.
De eerste heeft een zuiver lineaire structuur en geen dwarsverbindende bindingen; de laatste bevat een kleine hoeveelheid dwarsverbindende bindingen, zoals allofaanzuurester.
Afhankelijk van het gebruik van de eindproducten kunnen deze worden onderverdeeld in profieldelen (verschillende machine-elementen), buizen (mantels, staafprofielen), folies (platen, dunne platen), lijmen, coatings, vezels, enz.
2. Synthese van TPU
TPU behoort qua moleculaire structuur tot polyurethaan. Hoe is het ontstaan?
Afhankelijk van de verschillende syntheseprocessen wordt er hoofdzakelijk een onderscheid gemaakt tussen bulkpolymerisatie en oplossingspolymerisatie.
Bij bulkpolymerisatie kan er ook onderscheid worden gemaakt tussen de prepolymerisatiemethode en de eenstapsmethode, afhankelijk van de aanwezigheid of afwezigheid van een prereactie:
Bij de prepolymerisatiemethode reageert di-isocyanaat gedurende een bepaalde tijd met macromoleculaire diolen, waarna de keten wordt verlengd om TPU te produceren;
Bij de eenstapsmethode worden macromoleculaire diolen, di-isocyanaten en ketenverlengers gelijktijdig gemengd en gereageerd om TPU te vormen.
Bij oplossingspolymerisatie wordt eerst di-isocyanaat opgelost in een oplosmiddel. Vervolgens worden macromoleculaire diolen toegevoegd die gedurende een bepaalde tijd moeten reageren. Tot slot worden ketenverlengers toegevoegd om TPU te genereren.
Het type TPU-zachtsegment, het molecuulgewicht, de inhoud van het harde of zachte segment en de TPU-aggregatiestatus kunnen de dichtheid van TPU beïnvloeden. De dichtheid bedraagt ongeveer 1,10-1,25. Er is geen significant verschil met andere rubbers en kunststoffen.
Bij dezelfde hardheid is de dichtheid van polyether-TPU lager dan die van polyester-TPU.
3、 Verwerking van TPU
TPU-deeltjes vereisen verschillende processen om het eindproduct te vormen. Smelt- en oplossingsmethoden worden hierbij hoofdzakelijk gebruikt voor de verwerking van TPU.
Smelten is een veelgebruikt proces in de kunststofindustrie, zoals mengen, walsen, extruderen, blaasvormen en vormen;
Oplossingverwerking is het proces waarbij een oplossing wordt bereid door deeltjes op te lossen in een oplosmiddel of ze direct te polymeriseren in een oplosmiddel, en ze vervolgens te coaten, te spinnen, enzovoort.
Het eindproduct dat van TPU wordt gemaakt, vereist doorgaans geen vulkanisatie-crosslinkreactie, waardoor de productiecyclus kan worden verkort en afvalmaterialen kunnen worden gerecycled.
4. Prestaties van TPU
TPU heeft een hoge modulus, hoge sterkte, hoge rek en elasticiteit, uitstekende slijtvastheid, oliebestendigheid, lage temperatuurbestendigheid en verouderingsbestendigheid.
Hoge treksterkte, hoge rek en lage permanente vervormingssnelheid bij langdurige compressie zijn allemaal belangrijke voordelen van TPU.
XiaoU zal voornamelijk ingaan op de mechanische eigenschappen van TPU, waarbij hij aspecten als treksterkte en rek, veerkracht, hardheid, etc. belicht.
Hoge treksterkte en hoge rek
TPU heeft een uitstekende treksterkte en rek. Uit de gegevens in de onderstaande afbeelding blijkt dat de treksterkte en rek van polyether-TPU veel beter zijn dan die van polyvinylchloridekunststof en -rubber.
Bovendien kan TPU voldoen aan de eisen van de voedingsmiddelenindustrie, terwijl er tijdens het verwerkingsproces weinig tot geen additieven worden toegevoegd. Dit is bij andere materialen, zoals PVC en rubber, lastig te realiseren.
Veerkracht is zeer gevoelig voor temperatuur
De veerkracht van TPU verwijst naar de mate waarin het snel terugkeert naar zijn oorspronkelijke toestand nadat de vervormingsspanning is opgeheven, uitgedrukt in herstelenergie. Dit is de verhouding tussen de arbeid die nodig is om de vervorming te veroorzaken en de arbeid die nodig is om de vervorming te veroorzaken. Het is afhankelijk van de dynamische modulus en de interne wrijving van een elastisch lichaam en is zeer temperatuurgevoelig.
De rebound neemt af met de temperatuurdaling tot een bepaalde temperatuur, waarna de elasticiteit snel weer toeneemt. Deze temperatuur is de kristallisatietemperatuur van het zachte segment, die wordt bepaald door de structuur van het macromoleculaire diol. Polyether TPU heeft een lagere temperatuur dan polyester TPU. Bij temperaturen onder de kristallisatietemperatuur wordt het elastomeer zeer hard en verliest het zijn elasticiteit. De veerkracht is daarom vergelijkbaar met de rebound van het oppervlak van een hard metaal.
Het hardheidsbereik is Shore A60-D80
Hardheid is een indicatie van de mate waarin een materiaal bestand is tegen vervorming, kerven en krassen.
De hardheid van TPU wordt doorgaans gemeten met Shore A- en Shore D-hardheidstesters, waarbij Shore A wordt gebruikt voor zachtere TPU's en Shore D voor hardere TPU's.
De hardheid van TPU kan worden aangepast door de verhouding tussen zachte en harde ketensegmenten aan te passen. TPU heeft daarom een relatief breed hardheidsbereik, van Shore A60 tot D80, dat de hardheid van rubber en kunststof bestrijkt, en een hoge elasticiteit over het gehele hardheidsbereik.
Naarmate de hardheid verandert, kunnen sommige eigenschappen van TPU veranderen. Zo zal een hogere hardheid van TPU leiden tot prestatieveranderingen zoals een verhoogde trekmodulus en scheursterkte, verhoogde stijfheid en drukspanning (draagvermogen), verminderde rek, verhoogde dichtheid en dynamische warmteontwikkeling, en verhoogde omgevingsbestendigheid.
5. Toepassing van TPU
TPU is een uitstekend elastomeer en kent een breed scala aan vervolgproductrichtingen. Het wordt veel gebruikt in dagelijkse benodigdheden, sportartikelen, speelgoed, decoratieve materialen en andere sectoren.
Schoenmaterialen
TPU wordt voornamelijk gebruikt in schoenmaterialen vanwege de uitstekende elasticiteit en slijtvastheid. Schoenen met TPU zijn veel comfortabeler om te dragen dan gewone schoenen, waardoor ze vaker worden gebruikt in hoogwaardige schoenen, met name in sommige sportschoenen en vrijetijdsschoenen.
slang
Dankzij de zachtheid, de goede treksterkte, de slagvastheid en de bestendigheid tegen hoge en lage temperaturen worden TPU-slangen in China veel gebruikt als gas- en olieslangen voor mechanische apparatuur, zoals vliegtuigen, tanks, auto's, motoren en gereedschapsmachines.
kabel
TPU biedt scheur- en slijtvastheid en buigeigenschappen, waarbij hoge en lage temperatuurbestendigheid essentieel zijn voor de kabelprestaties. Op de Chinese markt worden geavanceerde kabels, zoals besturings- en stroomkabels, daarom gebruikt om de coatingmaterialen van complexe kabelontwerpen te beschermen. De toepassingen ervan worden steeds breder.
Medische hulpmiddelen
TPU is een veilig, stabiel en hoogwaardig PVC-vervangingsmateriaal dat geen ftalaten en andere chemische schadelijke stoffen bevat en niet in het bloed of andere vloeistoffen in de medische katheter of medische zak terechtkomt en daar bijwerkingen veroorzaakt. Het is ook een speciaal ontwikkeld TPU van extrusie- en injectiekwaliteit.
film
TPU-folie is een dunne folie die door middel van speciale processen zoals walsen, gieten, blazen en coaten wordt gemaakt van TPU-granulaat. Dankzij de hoge sterkte, slijtvastheid, goede elasticiteit en weersbestendigheid worden TPU-folies veel gebruikt in de industrie, bij schoenmaterialen, het passen van kleding, in de automobielindustrie, de chemische industrie, de elektronica, de medische sector en andere sectoren.
Plaatsingstijd: 5 februari 2020