Синтеза, обрада, перформансе и примена ТПУ материјала

ТПУ (термопластични полиуретан)је врста полиуретана која се може пластификовати загревањем и растворити растварачима. У поређењу са полиуретаном мешаног и ливног типа, термопластични полиуретан нема или има мало хемијског умрежавања у хемијској структури, а његови молекули су у основи линеарни, али постоји одређена количина физичке размене.
Концепт такозване физичке размене, који је први предложио Шоленбергер Ц.С. 1958. године, односи се на постојање реверзибилних „тачака повезивања“ између линеарних молекуларних ланаца полиуретана када су изложени топлоти или растварачима. То заправо није хемијско умрежавање. Али делује као хемијско умрежавање. Као резултат овог физичког умрежавања, полиуретан формира хетерогену морфолошку структуру, а водоничне везе полиуретана јачају његову морфологију и чине га отпорним на већу влажност.

Која је класификација ТПУ-а?

Сада када знамо шта је ТПУ, које су његове класификације? Према различитим стандардима класификације, ТПУ може имати много различитих класификација.

На пример, према структури меког сегмента, може се поделити на полиестерски тип, полиетерски тип и бутадиенски тип, који садрже естарску групу, етарску групу или бутенску групу, респективно. Према структури тврдог сегмента, може се поделити на уретански тип и уретан-уреа тип, који се добијају од диолних или диаминских продужавача ланца. Уобичајена подела је на полиестерски и полиетерски тип.
Према присуству или одсуству умрежавања, може се поделити на чисти термопластични и полутермопластични. Први је чиста линеарна структура без умрежених веза; други садржи малу количину алофаната и других умрежених веза. Према употреби готових производа, може се поделити на делове специјалног облика (разни механички делови), цеви (омотачи, профили шипки), филмове (плоче, лимове), лепкове, премазе и влакна.

Како се синтетише ТПУ

Иако постоји много класификација ТПУ-а, све оне припадају полиуретану у погледу молекуларне структуре. Па како је настао? Према различитим процесима синтезе, углавном се дели на полимеризацију у маси и полимеризацију у раствору.

У полимеризацији у маси, може се поделити на метод преполимеризације и једностепени метод у зависности од тога да ли постоји претходна реакција: метод преполимеризације је реакција диизоцијаната са макромолекуларним диолом током одређеног временског периода, а затим додавање продужетка ланца да би се добио ТПУ; Молекуларни диоли, диизоестри и продужетци ланца се истовремено мешају и реагују да би се формирао ТПУ.
Полимеризација у раствору је прво растварање диизоцијаната у растварачу, затим додавање макромолекуларног диола да би се одржала реакција током одређеног временског периода, и на крају додавање средства за продужавање ланца да би се добио ТПУ.
Врста меког сегмента, молекулска тежина, садржај тврдог или меког сегмента и стање агрегације ТПУ утицаће на густину ТПУ. Густина је између 1.10 и 1.25, што се значајно не разликује од других гума и пластика. При истој тврдоћи, густина полиетарског ТПУ је нижа од густине полиестерског ТПУ.

Како се обрађује ТПУ

ТПУ смола се мора обрађивати да би се добили готови производи, а ТПУ се углавном обрађује методом топљења и методом раствора. Његова молекуларна структура је крути блок добијен реакцијом дифенилметан диизоцијаната (MDI) или толуен диизоцијаната (TDI) са средством за продужавање ланца и диизоцијанатом као што је дифенилметан диизоцијанат (MDI) или толуен диизоцијанат (TDI). Молекули и макромолекуларни полиоли реагују наизменично формирајући флексибилне сегменте.

Обрада топљењем је процес који се често користи у индустрији пластике: као што су мешање, каландрирање, екструзија, дување и обликовање (укључујући бризгање, компресију, пренос и центрифугирање итд.). Обрада раствором је растварање пелета у растварачима или директна полимеризација у растварачима. Након прављења раствора, врши се премазивање, предење итд.
ТПУ се претвара у финални производ, који генерално не захтева вулканизацију и реакцију умрежавања, што може скратити производни циклус, а отпадни материјали се могу рециклирати и поново користити.

Перформансе ТПУ-а

Као и ливени полиуретан (течни) и мешани полиуретан (чврсти), ТПУ има висок модул еластичности, високу чврстоћу, високо издужење и високу еластичност, одличну отпорност на хабање, отпорност на уље, отпорност на ниске температуре и отпорност на старење. Међу њима, висока затезна чврстоћа, високо издужење и ниско дугорочно компресионо деформисање су све значајне предности ТПУ-а.

1. Висока затезна чврстоћа и велико издужење
ТПУ има одличну затезну чврстоћу и издужење. Из података на слици испод, можемо видети да су затезна чврстоћа и издужење полиетарског ТПУ-а много бољи него код поливинилхлоридне пластике и гуме.

Поред тога, ТПУ може да задовољи захтеве прехрамбене индустрије без додавања или додавања мало адитива у процесу обраде, што је тешко за друге материјале попут ПВЦ-а и гуме.

2. Отпорност је веома осетљива на температуру
Отпорност ТПУ-а односи се на степен брзог опоравка у првобитни облик након што се деформациони напон ослободи, што се изражава енергијом опоравка, односно односом рада деформационог повлачења и рада потребног за деформацију. То је функција динамичког модула и унутрашњег трења еластомера и веома је осетљива на температуру.

Еластичност се смањује са смањењем температуре, све док се не достигне одређена температура, еластичност поново брзо повећава. Ова температура је температура кристализације меког сегмента, која зависи од структуре макромолекуларног диола, а полиетарски ТПУ је нижи од полиестарског ТПУ. На температурама испод температуре кристализације, еластомер постаје веома тврд и губи еластичност, стога је одбијање слично одбијању од површине тврдог метала.

3. Распон тврдоће је Шор А60~Д80
Тврдоћа је показатељ способности материјала да се одупре деформацијама, удубљењима и огреботинама.
Тврдоћа ТПУ-а може се подесити подешавањем односа меких и тврдих сегмената ланца. Стога, ТПУ има релативно широк опсег тврдоће. Његова тврдоћа се креће од Шора А60 до Д80, обухватајући тврдоћу гуме и пластике, и има широк опсег тврдоће у целом опсегу тврдоће. Висока еластичност.
Са променом тврдоће, промениће се и нека својства ТПУ-а. На пример, ако се повећа тврдоћа ТПУ-а, доћи ће до промена у перформансама као што су повећани модул затезне еластичности и чврстоћа на кидање, повећана крутост и компресивни напон (носивост), смањено издужење, повећана густина и динамичко стварање топлоте, као и повећана отпорност на утицаје околине.

Област примене ТПУ-а

ТПУ је први пут успешно комерцијализовала америчка компанија Goodrich Chemical Company (сада Lubrizol) 1958. године, а од тада је истраживан и проширен широм света. Тренутно, произвођачи сировина за ТПУ углавном укључују BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical и тако даље.
Као еластомер са одличним перформансама, ТПУ има широк спектар производа за даљу производњу и широко се користи у свакодневним потрепштинама, спортској роби, играчкама, декоративним материјалима и другим областима. Ево неколико примера.
1. Материјал ципела
ТПУ се користи у материјалима за обућу углавном због своје одличне еластичности и отпорности на хабање. Производи обуће који садрже ТПУ су много удобнији у ношењу од обичне обуће, па се широко користе у луксузним производима обуће, посебно у неким спортским и лежерним ципелама.


2. Црево
Пошто ТПУ црево има мекоћу, добру затезну чврстоћу, чврстоћу на ударце и отпорност на високе и ниске температуре, ТПУ црево се широко користи у Кини за транспорт гаса и нафте у авионима, тенковима, аутомобилима, мотоциклима, машинским алатима и другим цревима за механичку опрему.



3. Кабл
ТПУ пружа отпорност на кидање, отпорност на хабање и карактеристике савијања, а отпорност на високе и ниске температуре је кључ перформанси кабла. Стога се на кинеском тржишту ТПУ користи за висококвалитетне каблове, као што су контролни каблови и каблови за напајање, за заштиту материјала премаза каблова сложеног дизајна, а његова употреба постаје све шира.



КСНУМКС. Медицинска опрема
ТПУ је безбедна, стабилна и висококвалитетна алтернатива ПВЦ-у. Неће садржати штетне хемијске супстанце као што су фталат и мигрираће у крв или друге течности у медицинским катетерима или медицинским кесама и изазвати нежељене ефекте. ТПУ екструзионог и бризганог квалитета може се лако користити уз мало прилагођавања у постојећој ПВЦ опреми.