TPU Material – umfassende Analyse
Was ist TPU
TPU is Thermoplastisches Polyurethan, eine Polyurethanart, die erhitzt und geformt sowie in Lösungsmitteln gelöst werden kann. Im Vergleich zu gemischtem und gegossenem Polyurethan weist thermoplastisches Polyurethan in seiner chemischen Struktur nur geringe oder keine chemische Vernetzung auf. Seine Moleküle sind grundsätzlich linear, es findet jedoch ein gewisser physikalischer Austausch statt.
Das Konzept des physikalischen Austauschs wurde erstmals 1958 von Schollenberge CS vorgeschlagen und bezieht sich auf die „Verbindungspunkte“ zwischen linearen Polyurethan-Molekülketten, die in Lösungsmitteln thermisch oder reversibel löslich sind. Es handelt sich eigentlich nicht um eine chemische Vernetzung, aber es spielt die Rolle einer chemischen Vernetzung. Aufgrund der Wirkung dieses physikalischen Austauschs bildet Polyurethan eine mehrphasige Morphologietheorie, und die Wasserstoffbrückenbindungen von Polyurethan verbessern seine Morphologie und machen es widerstandsfähiger gegen höhere Luftfeuchtigkeit.
Klassifizierung von TPU
Jetzt wissen wir was TPU ist, was sind seine Klassifizierungen? Abhängig von verschiedenen Klassifizierungsstandards, TPU Materialien können viele verschiedene Klassifizierungen haben.
Je nach Weichsegmentstruktur können sie beispielsweise in Polyestertyp, Polyethertyp und Butadientyp unterteilt werden, die jeweils Ester-, Ether- oder Butengruppen enthalten. Entsprechend der Hartsegmentstruktur können sie in Urethan-Typ und Urethan-Harnstoff-Typ unterteilt werden, die durch Diol-Kettenverlängerer bzw. Diamin-Kettenverlängerer erhalten werden. Die üblicherweise verwendete Klassifizierung ist in Polyestertyp und Polyethertyp unterteilt.
Je nachdem, ob eine Vernetzung vorliegt, kann es in reine Thermoplaste und Halbthermoplaste unterteilt werden. Ersteres ist eine reine lineare Struktur ohne vernetzende Bindungen, während letzteres eine geringe Menge an vernetzenden Bindungen wie Urethanmethacrylat enthält. Je nach Verwendungszweck kann das Fertigprodukt in Sonderformteile (verschiedene mechanische Teile), Rohre (Hüllen, Stabprofile), Folien (Bleche, dünne Platten) sowie Klebstoffe, Beschichtungen, Fasern usw. unterteilt werden.
Wie ist TPU synthetisiert
TPUAus molekularer Sicht gehört es zu Polyurethan. Wie wird es also synthetisiert?
Je nach Syntheseverfahren wird es hauptsächlich in Massenpolymerisation und Lösungspolymerisation unterteilt.
Bei der Massenpolymerisation kann man je nachdem, ob eine Vorreaktion stattfindet, weiter in Vorpolymerisation und Einstufenverfahren unterteilen.
- Bei der Vorpolymerisation wird Diisocyanat über einen bestimmten Zeitraum mit hochmolekularem Diol umgesetzt und anschließend zur Herstellung ein Kettenverlängerer zugesetzt TPU.
- Bei der einstufigen Methode werden hochmolekulares Diol, Diisocyanat und Kettenverlängerer miteinander vermischt, um zu reagieren und zu produzieren TPU.
Bei der Lösungspolymerisation wird Diisocyanat in einem Lösungsmittel gelöst, ein Diol mit hohem Molekulargewicht hinzugefügt, um es über einen bestimmten Zeitraum zu reagieren, und schließlich ein Kettenverlängerer hinzugefügt, um es zu produzieren TPU.
Die Art der TPU Weichsegment, Molekulargewicht, Gehalt an Hart- oder Weichsegmenten und TPU Der Aggregatzustand beeinflusst die Dichte von TPU, der ungefähr zwischen 1.10 und 1.25 liegt, ohne signifikanten Unterschied zu anderen Gummis und Kunststoffen.
Bei gleicher Härte ist die Dichte von Polyether TPU ist geringer als die von Polyester TPU.
Wie ist TPU Material verarbeitet
TPU Materialien werden durch verschiedene Methoden verarbeitet, um nach der Synthese das Endprodukt zu bilden TPU Partikel. Die wichtigsten Methoden für TPU Verarbeitung sind Schmelzverarbeitung und Lösungsverarbeitung.
Die Schmelzverarbeitung ist ein in der Kunststoffindustrie häufig eingesetzter Prozess: Mischen, Kalandrieren, Extrudieren, Blasformen und Formen (einschließlich Einspritzen, Komprimieren, Transfer und Schleuderformen). Bei der Lösungsverarbeitung werden die Partikel in einem Lösungsmittel gelöst oder direkt in einem Lösungsmittel polymerisiert, um eine Lösung zu bilden, die dann beschichtet oder geschleudert wird.
TPU Für die Herstellung des Endprodukts ist keine Vulkanisationsvernetzungsreaktion erforderlich, was den Produktionszyklus verkürzen kann und Abfallmaterialien recycelt und wiederverwendet werden können.
Performance TPU Materials
Ein Material wird häufig verwendet, weil es eine hervorragende Leistung aufweist und TPU ist keine Ausnahme. Wie gegossenes Polyurethan (flüssig) und gemischtes Polyurethan (fest), TPU Hat einen hohen Modul, eine hohe Festigkeit, eine hohe Dehnung, eine hohe Elastizität, eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, Ölbeständigkeit, Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen und Alterungsbeständigkeit. Darunter sind eine hohe Zugfestigkeit, eine große Dehnung und eine niedrige bleibende Verformungsrate bei langfristiger Kompression wesentliche Vorteile TPU.
Die mechanischen Eigenschaften von TPU werden vor allem unter den Aspekten Zugfestigkeit, Dehnung, Belastbarkeit und Härte erläutert.
1. Hohe Zugfestigkeit und große Dehnung
TPU verfügt über eine hervorragende Zugfestigkeit und Dehnung. Aus den Daten in der Abbildung unten können wir die Zugfestigkeit und Dehnung von Polyether ersehen TPU sind weit überlegen PVC Kunststoffe und Gummi.
Zudem hat auch Frau TPU kann die Anforderungen der Lebensmittelindustrie ohne oder mit sehr wenigen Zusatzstoffen bei der Verarbeitung erfüllen, was bei anderen Materialien wie z. B. schwierig ist PVC und Gummi zu erreichen.
2.Resilienz ist sehr temperaturempfindlich
Die Belastbarkeit von TPU bezieht sich auf den Grad, in dem es nach dem Abbau der Verformungsspannung schnell in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, der durch die Erholungsenergie ausgedrückt wird, d. h. das Verhältnis der Verformungsrückprallarbeit zur Arbeit, die zur Erzeugung der Verformung erforderlich ist. Sie ist eine Funktion des dynamischen Moduls und der inneren Reibung des elastischen Körpers und sehr temperaturempfindlich.
Die weichen Segmente von TPU sind PTMG, PCL und PBA mit relativen Molekulargewichten von 1000 bzw. 2000; Bei den Hartsegmenten handelt es sich um MDI-BDO mit Hartsegmentgehalten von 48.2 % (PCL-1250 beträgt 42.7 %) und 31.7 % und einer Präpolymersynthese von r0 = 1.05.
Wie erwartet nimmt die Elastizität mit sinkender Temperatur bis zu einer bestimmten Temperatur ab und nimmt dann schnell zu. Diese Temperatur ist die Kristallisationstemperatur des weichen Segments, die durch die Struktur des makromolekularen Diols bestimmt wird und für Polyether niedriger ist TPU als für Polyester TPU. Bei Temperaturen unterhalb der Kristallisationstemperatur wird der elastische Körper sehr hart und verliert seine Elastizität, sodass die Elastizität dem Abprallen von einer harten Metalloberfläche ähnelt.
3. Der Härtebereich liegt zwischen Shore A60 und D80
Die Härte ist ein Indikator für die Fähigkeit eines Materials, Verformungen, Kratzern und Abrieb zu widerstehen.
TPU Die Härte wird üblicherweise mit Shore A- und Shore D-Härteprüfgeräten gemessen, wobei Shore A für weicheres Material verwendet wird TPU und Shore D für härtere Zwecke TPU.
Weil die Härte von TPU kann durch Anpassen des Verhältnisses von weichen und harten Segmenten angepasst werden, TPU verfügt über einen relativ großen Härtebereich, mit einem Härtebereich von Shore A60 bis D80, der die Härte von Gummi und Kunststoff abdeckt, und einer hohen Elastizität über den gesamten Härtebereich.
Mit Änderungen der Härte ändern sich einige Eigenschaften von TPU wird sich verändern. Zum Beispiel die Erhöhung der Härte von TPU Dies führt zu einem erhöhten Zugmodul und einer höheren Reißfestigkeit, einer erhöhten Steifigkeit und Druckspannung (Belastbarkeit), einer verringerten Bruchdehnung, einer erhöhten Dichte und dynamischen Wärmeerzeugung sowie einer erhöhten Umweltbeständigkeit.
Die Verwendung von TPU
Im Jahr 1958 registrierte das amerikanische Unternehmen Goodrich Chemicals (heute umbenannt in Lubrizol) erstmals das TPU Markenname Estane und seitdem mehr als 20 Markennamen von TPU sind in den letzten 40 Jahren weltweit entstanden, mit mehreren Produktserien für jede Marke. Als Hochleistungselastomer TPU verfügt über ein breites Spektrum an nachgelagerten Produktanwendungen und wird häufig in den Bereichen des täglichen Bedarfs, Sportgeräten, Spielzeug, Dekorationsmaterialien und anderen Bereichen eingesetzt. Hier ein paar Beispiele:
1. Schuhwerk
TPU wird vor allem wegen seiner hervorragenden Elastizität und Verschleißfestigkeit in Schuhen verwendet. Schuhprodukte enthalten TPU sind viel angenehmer zu tragen als gewöhnliche Schuhprodukte und werden daher häufiger in High-End-Schuhprodukten verwendet, insbesondere in einigen Sport- und Freizeitschuhen.
2. Schläuche
TPU Schläuche werden in China aufgrund ihrer Flexibilität, guten Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit sowie Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen häufig als Gas- und Ölschläuche für Flugzeuge, Panzer, Autos, Motorräder, Werkzeugmaschinen und andere mechanische Geräte verwendet.
3 Kabel
TPU Bietet Reißfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Biegeeigenschaften, und die Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen ist ein Schlüsselfaktor für die Kabelleistung. Daher ist auf dem chinesischen Markt TPU wird bei High-End-Kabeln wie Steuerkabeln und Stromkabeln zum Schutz der Mantelmaterialien komplexer Kabelkonstruktionen eingesetzt und erfreut sich zunehmender Verbreitung.
4. Medizinische Ausrüstung
TPU ist sicher, stabil und hochwertig PVC Ersatzmaterial, das keine schädlichen Chemikalien wie Phthalate enthält und bei der Übertragung auf Blut oder andere Flüssigkeiten in medizinischen Kathetern oder medizinischen Beuteln keine Nebenwirkungen hervorruft. Speziell entwickelte Extrusions- und Injektionssorte TPU Kann problemlos mit vorhandenen verwendet werden PVC Ausstattung mit leichten Anpassungen.
