TPU Materiaal – Omvattende analise
Wat is TPU
TPU is termoplastiese poliuretaan, 'n tipe poliuretaan wat verhit en gevorm kan word, en in oplosmiddels opgelos kan word. In vergelyking met gemengde en gegote poliuretaan, het termoplastiese poliuretaan min of geen chemiese kruisbinding in sy chemiese struktuur nie, en sy molekules is basies lineêr, maar daar is 'n sekere mate van fisiese uitruiling.
Die konsep van fisiese uitruiling is die eerste keer voorgestel deur Schollenberge CS in 1958, wat verwys na die "verbindingspunte" tussen lineêre poliuretaan molekulêre kettings wat termies of omkeerbaar oplosbaar is in oplosmiddels. Dit is nie eintlik 'n chemiese kruisbinding nie, maar dit speel die rol van 'n chemiese kruisbinding. As gevolg van die effek van hierdie fisiese uitruiling vorm poliuretaan 'n meerfase morfologieteorie, en die waterstofbindings van poliuretaan verbeter sy morfologie en maak dit meer bestand teen hoër humiditeit.
Klassifikasie van TPU
Nou dat ons weet wat TPU is, wat is die klassifikasies daarvan? Afhangende van verskillende klassifikasiestandaarde, TPU materiaal kan baie verskillende klassifikasies hê.
Byvoorbeeld, volgens die sagte segmentstruktuur, kan hulle verdeel word in poliëstertipe, poliëtertipe en butadieentipe, wat onderskeidelik ester-, eter- of buteengroepe bevat. Volgens die harde segmentstruktuur kan hulle in uretaantipe en uretaanureumtipe verdeel word, wat onderskeidelik deur diolkettingverlenger of diamienkettingverlenger verkry word. Die algemeen gebruikte klassifikasie word verdeel in poliëster tipe en poliëter tipe.
Volgens of daar kruisbinding is, kan dit in suiwer termoplasties en semi-termoplasties verdeel word. Eersgenoemde is 'n suiwer lineêre struktuur sonder kruisbindings, terwyl laasgenoemde 'n klein hoeveelheid kruisbindings soos uretaanmetakrilaat bevat. Volgens die gebruik van voltooide produkte kan dit verdeel word in spesiale-vormige dele (verskeie meganiese dele), pype (skedes, staafprofiele), films (plate, dun plate), sowel as kleefmiddels, bedekkings, vesels, ens.
Hoe is TPU gesintetiseer
TPU, vanuit 'n molekulêre struktuurperspektief, behoort aan poliuretaan. So hoe word dit gesintetiseer?
Volgens verskillende sinteseprosesse word dit hoofsaaklik verdeel in grootmaat polimerisasie en oplossing polimerisasie.
In grootmaat polimerisasie kan dit verder verdeel word in pre-polimerisasie en een-stap metode gebaseer op of daar 'n pre-reaksie is.
- Pre-polimerisasie behels die reaksie van diisosianaat met 'n hoë molekulêre gewig diol vir 'n sekere tydperk, en dan die byvoeging van 'n kettingverlenger om te produseer TPU.
- Een-stap metode behels die vermenging van hoë molekulêre gewig diol, diisosianaat en kettingverlenger saam om te reageer en te produseer TPU.
Oplossingspolimerisasie behels die oplos van diisosianaat in 'n oplosmiddel, die byvoeging van diol met 'n hoë molekulêre gewig om vir 'n sekere tydperk te reageer, en uiteindelik die byvoeging van 'n kettingverlenger om te produseer TPU.
Die tipe TPU sagte segment, molekulêre gewig, inhoud van harde of sagte segmente, en TPU aggregasie toestand sal die digtheid van beïnvloed TPU, wat ongeveer tussen 1.10 en 1.25 is, met geen beduidende verskil van ander rubbers en plastiek nie.
Op dieselfde hardheid, die digtheid van poliëter TPU is laer as dié van poliëster TPU.
Hoe is TPU materiaal verwerk
TPU materiale word deur verskeie metodes verwerk om die finale produk te vorm na die sintese van TPU deeltjies.Die belangrikste metodes wat gebruik word vir TPU verwerking is smeltverwerking en oplossingverwerking.
Smeltverwerking is 'n algemeen gebruikte proses in die plastiekindustrie: soos vermenging, kalandering, ekstrusie, blaasvorm en gietvorm (insluitend inspuiting, kompressie, oordrag en sentrifugale giet). Oplossingsverwerking behels die oplos van die deeltjies in 'n oplosmiddel of die direk polimerisering daarvan in 'n oplosmiddel om 'n oplossing te vorm, wat dan bedek of gespin word.
TPU vereis nie vulkanisasie-kruisbindingsreaksie om die finale produk te produseer nie, wat die produksiesiklus kan verkort, en afvalmateriaal kan herwin en hergebruik word.
Prestasie van TPU materiaal
'n Materiaal word wyd gebruik omdat dit uitstekende werkverrigting het, en TPU is geen uitsondering nie. Soos gegote poliuretaan (vloeistof) en gemengde poliuretaan (vaste stof), TPU het hoë modulus, hoë sterkte, hoë verlenging, hoë elastisiteit, uitstekende slytasieweerstand, olieweerstand, lae temperatuurweerstand en verouderingsweerstand. Onder hulle is hoë treksterkte, groot verlenging en lae langtermyn druk permanente vervormingtempo beduidende voordele van TPU.
Die meganiese eienskappe van TPU sal hoofsaaklik uit die aspekte van treksterkte, verlenging, veerkragtigheid en hardheid verduidelik word.
1. Hoë treksterkte en groot verlenging
TPU het uitstekende treksterkte en verlenging. Uit die data in die figuur hieronder, kan ons sien dat die treksterkte en verlenging van poliëter TPU is baie beter as PVC plastiek en rubber.
Daarbenewens, TPU kan voldoen aan die vereistes van die voedselindustrie sonder of met baie min bymiddels tydens verwerking, wat moeilik is vir ander materiale soos bv. PVC en rubber te bereik.
2. Veerkragtigheid is baie sensitief vir temperatuur
Die veerkragtigheid van TPU verwys na die mate waarin dit vinnig terugkeer na sy oorspronklike toestand nadat die vervormingstres vrygestel is, wat uitgedruk word deur die herwinningsenergie, dit wil sê die verhouding van die vervorming terugslagwerk tot die werk wat benodig word om die vervorming te produseer. Dit is 'n funksie van die dinamiese modulus en interne wrywing van die elastiese liggaam, en is baie sensitief vir temperatuur.
Die sagte segmente van TPU is PTMG, PCL en PBA, met relatiewe molekulêre gewigte van onderskeidelik 1000 en 2000; die harde segmente is MDI-BDO, met harde segment inhoude van 48.2% (PCL-1250 is 42.7%) en 31.7%, en r0=1.05 prepolimeer sintese.
Soos verwag, neem veerkragtigheid af met dalende temperatuur tot 'n sekere temperatuur, en dan neem elastisiteit vinnig toe. Hierdie temperatuur is die sagte segment kristallisasie temperatuur, wat bepaal word deur die struktuur van die makromolekulêre diol en laer is vir poliëter TPU as vir poliëster TPU. By temperature onder die kristallisasietemperatuur word die elastiese liggaam baie hard en verloor sy elastisiteit, so veerkragtigheid is soortgelyk aan terugspring van 'n harde metaaloppervlak.
3.Hardheidsreeks is Shore A60~D80
Hardheid is 'n aanduiding van 'n materiaal se vermoë om vervorming, skrape en skrape te weerstaan.
TPU hardheid word gewoonlik gemeet met Shore A- en Shore D-hardheidstoetsers, met Shore A wat gebruik word vir sagter TPU en Shore D gebruik vir harder TPU.
Omdat die hardheid van TPU kan aangepas word deur die verhouding van sagte en harde segmente aan te pas, TPU het 'n relatief wye hardheidreeks, met 'n hardheidreeks van Shore A60~D80, wat die hardheid van rubber en plastiek strek, en hoë elastisiteit deur die hele hardheidreeks.
Met veranderinge in hardheid, sommige eienskappe van TPU sal verander. Byvoorbeeld, die verhoging van die hardheid van TPU sal lei tot verhoogde trekmodulus en skeursterkte, verhoogde styfheid en drukspanning (laaikapasiteit), verminderde verlenging by breek, verhoogde digtheid en dinamiese hitte-opwekking, en verhoogde omgewingsweerstand.
Die gebruik van TPU
In 1958 het die Amerikaanse maatskappy Goodrich Chemicals (nou herdoop na Lubrizol) die eerste keer die TPU handelsnaam Estane, en sedertdien meer as 20 handelsname van TPU het oor die afgelope 40 jaar wêreldwyd ontstaan, met verskeie reekse produkte vir elke handelsmerk. As 'n hoë-prestasie elastomeer, TPU het 'n wye reeks stroomaf produktoepassings, en word wyd gebruik in daaglikse benodigdhede, sporttoerusting, speelgoed, dekoratiewe materiale en ander velde. Hier is 'n paar voorbeelde:
1. Skoene
TPU word hoofsaaklik in skoene gebruik as gevolg van sy uitstekende elastisiteit en slytasieweerstand. Skoeisel produkte wat TPU is baie gemakliker om te dra as gewone skoene produkte, en word dus meer algemeen gebruik in hoë-end skoene produkte, veral in sommige sport en gemaklik skoene.
2. Slange
TPU slange word wyd in China gebruik as gas- en olieslange vir vliegtuie, tenks, motors, motorfietse, masjiengereedskap en ander meganiese toerusting as gevolg van hul buigsaamheid, goeie treksterkte, slagweerstand en hoë en lae temperatuur weerstand.
3. Kabels
TPU bied skeurweerstand, slytasieweerstand en buigeienskappe, en hoë en lae temperatuurweerstand is 'n sleutelfaktor in kabelprestasie. Daarom, in die Chinese mark, TPU word gebruik vir hoë-end kabels soos beheerkabels en kragkabels om die bedekkingsmateriaal van komplekse kabelontwerpe te beskerm, en die gebruik daarvan word al hoe meer wydverspreid.
4. Mediese toerusting
TPU is 'n veilige, stabiele en hoë gehalte PVC vervangingsmateriaal wat nie skadelike chemikalieë soos ftalate bevat nie, en nie newe-effekte produseer wanneer dit na bloed of ander vloeistowwe in mediese kateters of mediese sakke oorgedra word nie. Spesiaal ontwikkelde ekstrusie- en inspuitingsgraad TPU kan maklik met bestaande gebruik word PVC toerusting met geringe aanpassings.
