Wat is thermoplastisch polyurethaanelastomeer?

Wat is thermoplastisch polyurethaanelastomeer?

Polyurethaan -elastomeer is een verscheidenheid aan synthetische materialen van polyurethaan (andere variëteiten verwijzen naar polyurethaanschuim, polyurethaanlijm, polyurethaancoating en polyurethaanvezel), en thermoplastische polyurethaan elastomeer is een van de drie soorten polyurethaan elastomeren, mensen vaak verwijzen naar het als TPU (de andere twee belangrijkste type polyurethaan is een van de drie soorten polyurethaan. Elastomeren, afgekort als CPU, en gemengde polyurethaanelastomeren, afgekort als MPU).

TPU is een soort polyurethaanelastomeer dat kan worden geplasticeerd door verwarming en opgelost door oplosmiddel. Vergeleken met CPU en MPU heeft TPU weinig of geen chemische verknoping in zijn chemische structuur. De moleculaire ketting is in principe lineair, maar er is een bepaalde hoeveelheid fysieke verknoping. Dit is het thermoplastische polyurethaan -elastomeer dat zeer kenmerkend is in structuur.

Structuur en classificatie van TPU

Thermoplastisch polyurethaanelastomeer is een (AB) blok lineair polymeer. A vertegenwoordigt een polymeer polyol (ester of polyether, molecuulgewicht van 1000 ~ 6000) met een hoog molecuulgewicht, lange keten genoemd; B vertegenwoordigt een diol met 2-12 rechte koolstofatomen, een korte keten genoemd.

In de structuur van thermoplastisch polyurethaanelastomeer wordt segment A een zacht segment genoemd, dat de kenmerken van flexibiliteit en zachtheid heeft, waardoor TPU uitbreidbaarheid heeft; De urethaanketen gegenereerd door de reactie tussen het B -segment en isocyanaat wordt een hard segment genoemd, dat zowel rigide als harde eigenschappen heeft. Door de verhouding van A- en B -segmenten aan te passen, worden TPU -producten met verschillende fysieke en mechanische eigenschappen gemaakt.

Volgens de structuur van de zachte segment kan deze worden verdeeld in het type polyester, het polyetertype en het butadieentype, dat respectievelijk estergroep, ethergroep of buentegroep bevat. Volgens de structuur van de harde segment kan deze worden verdeeld in het urethaantype en het urethaan -ureumtype, die respectievelijk worden verkregen uit ethyleenglycolketenverlengers of diamineketenverlengers. De gemeenschappelijke classificatie is verdeeld in het type polyester en het polyetertype.

Wat zijn de grondstoffen voor TPU -synthese?

(1) Polymeerdiol

Macromoleculair diol met een molecuulgewicht variërend van 500 tot 4000 en bifunctionele groepen, met een gehalte van 50% tot 80% in TPU -elastomeer, speelt een beslissende rol in de fysische en chemische eigenschappen van TPU.

De polymeerdiol die geschikt is voor TPU -elastomeer kan worden verdeeld in polyester en polyether: polyester omvat polytetramethyleen adipinezuur glycol (PBA) ε PCL, PHC; Polyethers omvatten polyoxypropyleen ether glycol (PPG), tetrahydrofuran polyether glycol (PTMG), enz.

(2) diisocyanaat

Het molecuulgewicht is klein, maar de functie is uitstekend, wat niet alleen de rol speelt van het verbinden van het zachte segment en het harde segment, maar ook de TPU met verschillende goede fysieke en mechanische eigenschappen schenkt. De diisocyanaten die van toepassing zijn op de TPU zijn: methyleendifenyl diisocyanaat (MDI), methyleen bis (-4-cyclohexyl isocyanaat) (hmdi), p-phenyldiisocyanaat (ppdi), 1,5-naftaleen diisocyanaat (ndi), p-phenyldimanocyanocyan, p-phenyldimanocyanocyan, p-phenyldiSocyanocyan, p-phenyldimanocyanocyanocyanaat (pxdi), p-phenyldimanocyanocyanaat (pxdi), p-phenyldimanocyanocyanocyanaat (pxdi), p-phenyldimanocyanocyanaat (pxdi), p-phenyldimanocyanocyanaat (pxdi). etc.

(3) kettingvertender

De kettingverlenger met een molecuulgewicht van 100 ~ 350, behorend tot klein moleculair diol, klein molecuulgewicht, open kettingstructuur en geen substituentgroep is bevorderlijk voor het verkrijgen van een hoge hardheid en een hoog scalair gewicht van TPU. De kettingverlengers die geschikt zijn voor TPU omvatten 1,4-butaandiol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzeen (HQEE), 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), p-phenyldimethylglycol (pxg), enz.

Modificatietoepassing van TPU als een harde agent

Om de productkosten te verlagen en extra prestaties te verkrijgen, kunnen polyurethaan thermoplastische elastomeren worden gebruikt als vaak gebruikte hardingsmiddelen om verschillende thermoplastische en gemodificeerde rubberen materialen te verhard.

Vanwege de hoge polariteit kan polyurethaan compatibel zijn met polaire harsen of rubbers, zoals gechloreerd polyethyleen (CPE), die kunnen worden gebruikt om medische producten te maken; Blending met ABS kan technische thermoplastics vervangen voor gebruik; Bij gebruik in combinatie met polycarbonaat (PC) heeft het eigenschappen zoals olieweerstand, brandstofweerstand en impactweerstand en kan het worden gebruikt om autolichamen te maken; In combinatie met polyester kan de taaiheid worden verbeterd; Bovendien kan het goed compatibel zijn met PVC, polyoxymethyleen of PVDC; Polyester polyurethaan kan goed compatibel zijn met 15% nitrilrubber of 40% nitrilrubber/PVC -mengsel; Polyether polyurethaan kan ook goed compatibel zijn met 40% nitrilrubber/polyvinylchloride -mix -lijm; Het kan ook CO -compatibel zijn met acrylonitrilstyreen (SAN) copolymeren; Het kan interpenetrerende netwerk (IPN) structuren vormen met reactieve polysiloxanen. De overgrote meerderheid van de bovengenoemde gemengde lijmen is al officieel geproduceerd.

In de afgelopen jaren is er een toenemend onderzoek gedaan naar de harden van POM door TPU in China. Het mengen van TPU en POM verbetert niet alleen de weerstand van hoge temperatuur en mechanische eigenschappen van TPU, maar maakt ook de POM aanzienlijk. Sommige onderzoekers hebben aangetoond dat in trekbreuktests, vergeleken met POM -matrix, de POM -legering met TPU is overgestapt van brosse breuk naar ductiele breuk. De toevoeging van TPU schenkt ook POM met vormgeheugenprestaties. Het kristallijne POM -gebied dient als de vaste fase van de vormgeheugenlegering, terwijl het amorfe gebied van amorfe TPU en POM dient als de omkeerbare fase. Wanneer de herstelresponstemperatuur 165 ℃ is en de hersteltijd 120 seconden is, bereikt de herstelsnelheid van de legering meer dan 95%en is het hersteleffect het beste.

TPU is moeilijk compatibel te zijn met niet-polaire polymeermaterialen zoals polyethyleen, polypropyleen, ethyleenpropyleenrubber, butadieenrubber, isopreenrubber of afvalrubberpoeder, en kan niet worden gebruikt om composieten met goede prestaties te produceren. Daarom worden oppervlaktebehandelingsmethoden zoals plasma, corona, natte chemie, primer, vlam of reactief gas vaak gebruikt voor de laatste. Het bedrijf van de Amerikaanse luchtproducten en chemicaliën heeft bijvoorbeeld F2/O2-actieve gasoppervlakbehandeling uitgevoerd op ultrahoog molecuulgewicht polyethyleen fijn poeder met een molecuulgewicht van 3-5 miljoen en toegevoegd aan polyurethaanelastomeer in een verhouding van 10%, die de buigmodulus, de treksterkte en de slijtvastheid en de slijtvastheid kan verbeteren. En de F2/O2-behandeling van actieve gasoppervlak kan ook worden aangebracht op de directioneel langwerpige korte vezels met een lengte van 6-35 mm, die de stijfheid en scheurstuwheid van het composietmateriaal kan verbeteren.

Wat zijn de toepassingsgebieden van TPU?

In 1958 registreerde Goodrich Chemical Company (nu omgedoopt tot Lubrizol) het TPU -merk Estane voor het eerst. In de afgelopen 40 jaar zijn er meer dan 20 merknamen over de hele wereld geweest en elk merk heeft verschillende reeks producten. Momenteel zijn de belangrijkste TPU -grondstoffabrikanten ter wereld: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

Als een uitstekend elastomeer heeft TPU een breed scala aan stroomafwaartse producten, die veel worden gebruikt in dagelijkse benodigdheden, sportartikelen, speelgoed, decoratieve materialen en andere velden. Hieronder staan ​​enkele voorbeelden.

① Schoenmaterialen

TPU wordt voornamelijk gebruikt voor schoenmaterialen vanwege de uitstekende elasticiteit en slijtvastheid. Schoenenproducten die TPU bevatten, zijn veel comfortabeler om te dragen dan gewone schoenenproducten, dus ze worden breder gebruikt in high-end schoeiselproducten, vooral sommige sportschoenen en casual schoenen.

② slangen

Vanwege zijn zachtheid, goede treksterkte, impactsterkte en weerstand tegen hoge en lage temperaturen, worden TPU -slangen veel gebruikt in China als gas- en olielangen voor mechanische apparatuur zoals vliegtuigen, tanks, auto's, motorfietsen en machinegereedschap.

③ kabel

TPU biedt scheurweerstand, slijtvastheid en buigkenmerken, waarbij weerstand met een hoge en lage temperatuur de sleutel is tot kabelprestaties. Dus op de Chinese markt gebruiken geavanceerde kabels zoals controlekabels en stroomkabels TPU's om de coatingmaterialen van complexe kabelontwerpen te beschermen, en hun toepassingen worden steeds wijdverbreider.

④ Medische hulpmiddelen

TPU is een veilig, stabiel en hoogwaardig PVC-vervangingsmateriaal, dat geen ftalaat en andere chemische schadelijke stoffen zal bevatten en migreert naar het bloed of andere vloeistoffen in de medische katheter of medische tas om bijwerkingen te veroorzaken. Bovendien kan de speciaal ontwikkelde extrusiekwaliteit en de TPU van de injectie gemakkelijk worden gebruikt met een beetje foutopsporing in de bestaande PVC -apparatuur.

⑤ Voertuigen en andere vervoermiddelen

Door beide zijden van nylonstof te extruderen en te coaten met polyurethaan thermoplastisch elastomeer, opblaasbare gevechtsaanvalvlotten en verkenningsvlotten met 3-15 personen kunnen worden gemaakt, met veel betere prestaties dan gevulkaniseerde rubber-opblaasbare vlotten; Polyurethaan thermoplastisch elastomeer versterkt met glasvezel kan worden gebruikt om lichaamscomponenten te maken, zoals gegoten delen aan beide zijden van de auto zelf, deurhuiden, bumpers, anti -wrijvingsstroken en roosters.