TPU Material: análisis completo
¿Qué es TPU
TPU is poliuretano termoplástico, un tipo de poliuretano que se puede calentar y moldear, y disolver en disolventes. En comparación con el poliuretano mezclado y fundido, el poliuretano termoplástico tiene poca o ninguna reticulación química en su estructura química, y sus moléculas son básicamente lineales, pero existe cierto grado de intercambio físico.
El concepto de intercambio físico fue propuesto por primera vez por Schollenberge CS en 1958, que se refiere a los "puntos de conexión" entre cadenas moleculares de poliuretano lineales que son térmica o reversiblemente solubles en solventes. En realidad, no es un enlace cruzado químico, pero desempeña el papel de un enlace cruzado químico. Debido al efecto de este intercambio físico, el poliuretano forma una teoría de morfología multifásica, y los enlaces de hidrógeno del poliuretano mejoran su morfología y lo hacen más resistente a una mayor humedad.
Clasificación de las TPU
Ahora que sabemos que TPU es decir, ¿cuáles son sus clasificaciones? Dependiendo de diferentes estándares de clasificación, TPU Los materiales pueden tener muchas clasificaciones diferentes.
Por ejemplo, según la estructura del segmento blando, se pueden dividir en tipo poliéster, tipo poliéter y tipo butadieno, que contienen grupos éster, éter o buteno, respectivamente. Según la estructura del segmento duro, se pueden dividir en tipo uretano y tipo uretano urea, que se obtienen mediante extensor de cadena de diol o extensor de cadena de diamina, respectivamente. La clasificación comúnmente utilizada se divide en tipo poliéster y tipo poliéter.
Según si hay reticulación, se puede dividir en termoplástico puro y semitermoplástico. El primero es una estructura lineal pura sin enlaces cruzados, mientras que el segundo contiene una pequeña cantidad de enlaces cruzados como el metacrilato de uretano. Según el uso de los productos terminados, se puede dividir en piezas de forma especial (varias piezas mecánicas), tuberías (vainas, perfiles de varilla), películas (láminas, placas delgadas), así como adhesivos, recubrimientos, fibras, etc.
¿Cómo es TPU sintetizado
TPU, desde una perspectiva de estructura molecular, pertenece al poliuretano. Entonces, ¿cómo se sintetiza?
Según los diferentes procesos de síntesis, se divide principalmente en polimerización en masa y polimerización en solución.
En la polimerización en masa, se puede dividir en prepolimerización y método de un solo paso en función de si hay una reacción previa.
- La prepolimerización implica hacer reaccionar el diisocianato con un diol de alto peso molecular durante un cierto período de tiempo y luego agregar un extensor de cadena para producir TPU.
- El método de un solo paso consiste en mezclar diol de alto peso molecular, diisocianato y extensor de cadena para reaccionar y producir TPU.
La polimerización en solución implica disolver diisocianato en un solvente, agregar diol de alto peso molecular para que reaccione durante un cierto período de tiempo y, finalmente, agregar un extensor de cadena para producir TPU.
El tipo de TPU segmento blando, peso molecular, contenido de segmentos duros o blandos, y TPU estado de agregación afectará la densidad de TPU, que está aproximadamente entre 1.10 y 1.25, sin diferencia significativa con otros cauchos y plásticos.
A la misma dureza, la densidad del poliéter TPU es más bajo que el del poliéster TPU.
¿Cómo es TPU material procesado
TPU Los materiales se procesan a través de varios métodos para formar el producto final después de la síntesis de TPU partículas. Los principales métodos utilizados para TPU procesamiento son procesamiento de fusión y procesamiento de solución.
El procesamiento por fusión es un proceso de uso común en la industria del plástico: como la mezcla, el calandrado, la extrusión, el moldeo por soplado y el moldeo (incluida la inyección, la compresión, la transferencia y el moldeo centrífugo). El procesamiento de la solución implica disolver las partículas en un solvente o polimerizarlas directamente en un solvente para formar una solución, que luego se recubre o se centrifuga.
TPU no requiere una reacción de reticulación de vulcanización para producir el producto final, lo que puede acortar el ciclo de producción, y los materiales de desecho se pueden reciclar y reutilizar.
Rendimiento de TPU materiales
Un material es ampliamente utilizado porque tiene un excelente rendimiento, y TPU no es una excepción. Como el poliuretano fundido (líquido) y el poliuretano mezclado (sólido), TPU tiene un alto módulo, alta resistencia, alta elongación, alta elasticidad, excelente resistencia al desgaste, resistencia al aceite, resistencia a bajas temperaturas y resistencia al envejecimiento. Entre ellos, la alta resistencia a la tracción, el gran alargamiento y la baja tasa de deformación permanente de compresión a largo plazo son ventajas significativas de TPU.
Las propiedades mecánicas de TPU se explicará principalmente a partir de los aspectos de resistencia a la tracción, elongación, resiliencia y dureza.
1. Alta resistencia a la tracción y gran elongación.
TPU tiene una excelente resistencia a la tracción y elongación. A partir de los datos de la siguiente figura, podemos ver que la resistencia a la tracción y el alargamiento del poliéter TPU son muy superiores a PVC plásticos y caucho.
Además, TPU puede cumplir con los requisitos de la industria alimentaria sin o con muy pocos aditivos durante el procesamiento, lo cual es difícil para otros materiales como PVC y caucho para lograr.
2. La resiliencia es muy sensible a la temperatura.
La resiliencia de TPU se refiere al grado en que regresa rápidamente a su estado original después de que se libera el esfuerzo de deformación, que se expresa por la energía de recuperación, es decir, la relación entre el trabajo de rebote de deformación y el trabajo requerido para producir la deformación. Es función del módulo dinámico y del rozamiento interno del cuerpo elástico, y es muy sensible a la temperatura.
Los segmentos blandos de TPU son PTMG, PCL y PBA, con pesos moleculares relativos de 1000 y 2000, respectivamente; los segmentos duros son MDI-BDO, con contenidos de segmento duro de 48.2% (PCL-1250 es 42.7%) y 31.7%, y r0=1.05 de síntesis de prepolímero.
Como era de esperar, la resiliencia disminuye con la disminución de la temperatura hasta una determinada temperatura, y luego la elasticidad aumenta rápidamente. Esta temperatura es la temperatura de cristalización del segmento blando, que está determinada por la estructura del diol macromolecular y es más baja para el poliéter. TPU que para poliéster TPU. A temperaturas por debajo de la temperatura de cristalización, el cuerpo elástico se vuelve muy duro y pierde su elasticidad, por lo que la resiliencia es similar al rebote de una superficie de metal duro.
3. El rango de dureza es Shore A60~D80
La dureza es un indicador de la capacidad de un material para resistir la deformación, los rayones y las abrasiones.
TPU la dureza generalmente se mide usando probadores de dureza Shore A y Shore D, y Shore A se usa para durezas más suaves TPU y Shore D utilizado para más duro TPU.
Porque la dureza de TPU se puede ajustar ajustando la proporción de segmentos blandos y duros, TPU tiene un rango de dureza relativamente amplio, con un rango de dureza de Shore A60~D80, que abarca la dureza del caucho y el plástico, y alta elasticidad en todo el rango de dureza.
Con cambios en la dureza, algunas propiedades de TPU cambiará. Por ejemplo, aumentar la dureza de TPU dará como resultado un mayor módulo de tracción y resistencia al desgarro, mayor rigidez y tensión de compresión (capacidad de carga), menor alargamiento a la rotura, mayor densidad y generación dinámica de calor, y mayor resistencia ambiental.
El uso de TPU
En 1958, la empresa estadounidense Goodrich Chemicals (ahora rebautizada como Lubrizol) registró por primera vez la TPU marca Estane, y desde entonces, más de 20 marcas de TPU han surgido en todo el mundo durante los últimos 40 años, con varias series de productos para cada marca. Como elastómero de alto rendimiento, TPU tiene una amplia gama de aplicaciones de productos posteriores y se usa ampliamente en las necesidades diarias, equipos deportivos, juguetes, materiales decorativos y otros campos. Aquí están algunos ejemplos:
1. Calzado
TPU Se utiliza en calzado principalmente por su excelente elasticidad y resistencia al desgaste. Productos de calzado que contengan TPU son mucho más cómodos de usar que los productos de calzado comunes y, por lo tanto, se usan más ampliamente en productos de calzado de alta gama, especialmente en algunos zapatos deportivos e informales.
2. Mangueras
TPU Las mangueras son ampliamente utilizadas en China como mangueras de gas y aceite para aviones, tanques, automóviles, motocicletas, máquinas herramienta y otros equipos mecánicos debido a su flexibilidad, buena resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia a altas y bajas temperaturas.
3. Cables
TPU proporciona resistencia al desgarro, resistencia al desgaste y características de flexión, y la resistencia a altas y bajas temperaturas es un factor clave en el rendimiento del cable. Por lo tanto, en el mercado chino, TPU se utiliza para cables de gama alta, como cables de control y cables de alimentación para proteger los materiales de recubrimiento de diseños de cables complejos, y su uso se está generalizando cada vez más.
4. Equipo médico
TPU es un seguro, estable y de alta calidad PVC material sustituto que no contiene químicos dañinos como ftalatos, y que no produce efectos secundarios cuando se transfiere a la sangre u otros fluidos en catéteres médicos o bolsas médicas. Grado de extrusión e inyección especialmente desarrollado TPU se puede utilizar fácilmente con los existentes PVC equipo con ligeros ajustes.
