TPU მასალა – ყოვლისმომცველი ანალიზი
რა არის TPU
TPU is თერმოპლასტიკური პოლიურეთანი, პოლიურეთანის სახეობა, რომლის გაცხელება და ჩამოსხმა შესაძლებელია, ასევე გამხსნელებში გახსნა. შერეულ და ჩამოსხმულ პოლიურეთანთან შედარებით, თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ქიმიურ სტრუქტურაში ქიმიური ჯვარედინი შეკავშირება თითქმის არ არსებობს ან ძალიან მცირეა და მისი მოლეკულები ძირითადად წრფივია, თუმცა გარკვეული რაოდენობით ფიზიკური ცვლა ხდება.
ფიზიკური გაცვლის კონცეფცია პირველად შემოგვთავაზა Schollenberge CS-მა 1958 წელს, რომელიც ეხება "შეერთების წერტილებს" ხაზოვან პოლიურეთანის მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის, რომლებიც თერმულად ან შექცევადად ხსნადია გამხსნელებში. ის სინამდვილეში არ არის ქიმიური ჯვარედინი რგოლი, მაგრამ ის ასრულებს ქიმიური ჯვარედინი რგოლის როლს. ამ ფიზიკური გაცვლის ეფექტის გამო, პოლიურეთანი აყალიბებს მრავალფაზიან მორფოლოგიურ თეორიას, ხოლო პოლიურეთანის წყალბადური ბმები აძლიერებს მის მორფოლოგიას და აძლიერებს მას უფრო მდგრადობას მაღალი ტენიანობის მიმართ.
კლასიფიკაცია TPU
ახლა რომ ვიცით რა TPU არის, როგორია მისი კლასიფიკაცია? სხვადასხვა კლასიფიკაციის სტანდარტების მიხედვით, TPU მასალებს შეიძლება ჰქონდეს მრავალი განსხვავებული კლასიფიკაცია.
მაგალითად, რბილი სეგმენტის სტრუქტურის მიხედვით, ისინი შეიძლება დაიყოს პოლიესტერის ტიპად, პოლიეთერის ტიპად და ბუტადიენის ტიპებად, რომლებიც შეიცავენ შესაბამისად ეთერს, ეთერს ან ბუტენის ჯგუფებს. მყარი სეგმენტის სტრუქტურის მიხედვით, ისინი შეიძლება დაიყოს ურეთანის ტიპად და ურეთანის შარდოვანას ტიპებად, რომლებიც მიიღება შესაბამისად დიოლის ჯაჭვის გამაფართოებელი ან დიამინის ჯაჭვის გამაგრძელებელი საშუალებით. ხშირად გამოყენებული კლასიფიკაცია იყოფა პოლიესტერის ტიპად და პოლიეთერის ტიპად.
იმის მიხედვით, არის თუ არა ჯვარედინი კავშირი, ის შეიძლება დაიყოს სუფთა თერმოპლასტიკად და ნახევრად თერმოპლასტიკად. პირველი არის სუფთა წრფივი სტრუქტურა ჯვარედინი ბმების გარეშე, ხოლო მეორე შეიცავს მცირე რაოდენობით ჯვარედინი კავშირებს, როგორიცაა ურეთანის მეთაკრილატი. მზა პროდუქციის გამოყენების მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს სპეციალური ფორმის ნაწილებად (სხვადასხვა მექანიკური ნაწილები), მილებად (გარსები, ღეროების პროფილები), ფილმებად (ფურცლები, თხელი ფირფიტები), აგრეთვე წებოვანებად, საფარებად, ბოჭკოებად და ა.შ.
როგორ არის TPU სინთეზირების
TPUმოლეკულური სტრუქტურის თვალსაზრისით, ეკუთვნის პოლიურეთანს. მაშ, როგორ ხდება მისი სინთეზი?
სხვადასხვა სინთეზის პროცესის მიხედვით, იგი ძირითადად იყოფა ნაყარი პოლიმერიზაციად და ხსნარის პოლიმერიზაციად.
ნაყარი პოლიმერიზაციისას, ის შეიძლება დაიყოს წინასწარ პოლიმერიზაციად და ერთსაფეხურიან მეთოდად იმის მიხედვით, არის თუ არა წინასწარ რეაქცია.
- წინასწარი პოლიმერიზაცია გულისხმობს დიიზოციანატის რეაქციას მაღალი მოლეკულური წონის დიოლთან გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, შემდეგ კი ჯაჭვის გამაფართოებლის დამატებას. TPU.
- ერთსაფეხურიანი მეთოდი მოიცავს მაღალი მოლეკულური წონის დიოლის, დიიზოციანატის და ჯაჭვის გაფართოების შერევას, რათა მოხდეს რეაქცია და წარმოქმნა. TPU.
ხსნარის პოლიმერიზაცია გულისხმობს დიიზოციანატის დაშლას გამხსნელში, მაღალი მოლეკულური წონის დიოლის დამატებას გარკვეული პერიოდის განმავლობაში რეაგირებისთვის და ბოლოს ჯაჭვის გამაფართოებლის დამატებას. TPU.
ტიპის TPU რბილი სეგმენტი, მოლეკულური წონა, მყარი ან რბილი სეგმენტების შემცველობა და TPU აგრეგაციის მდგომარეობა გავლენას მოახდენს სიმკვრივეზე TPU, რომელიც არის დაახლოებით 1.10-დან 1.25-მდე, სხვა რეზინისა და პლასტმასისგან მნიშვნელოვანი განსხვავების გარეშე.
ამავე სიხისტე, პოლიეთერის სიმკვრივე TPU უფრო დაბალია ვიდრე პოლიესტერი TPU.
როგორ არის TPU დამუშავებული მასალა
TPU მასალების დამუშავება ხდება სხვადასხვა მეთოდით, რათა წარმოიქმნას საბოლოო პროდუქტი სინთეზის შემდეგ TPU ნაწილაკები.ამისთვის გამოყენებული ძირითადი მეთოდები TPU დამუშავება არის დნობის დამუშავება და ხსნარის დამუშავება.
დნობის დამუშავება ხშირად გამოიყენება პლასტმასის მრეწველობაში: როგორიცაა შერევა, კალენდრირება, ექსტრუზია, აფეთქება და ჩამოსხმა (ინექციების, შეკუმშვის, გადაცემის და ცენტრიდანული ჩამოსხმის ჩათვლით). ხსნარის დამუშავება გულისხმობს ნაწილაკების დაშლას გამხსნელში ან პირდაპირ პოლიმერიზაციას გამხსნელში ხსნარის წარმოქმნის მიზნით, რომელიც შემდეგ დაფარულია ან დაწნული.
TPU არ საჭიროებს ვულკანიზაციის ჯვარედინი კავშირის რეაქციას საბოლოო პროდუქტის წარმოებისთვის, რამაც შეიძლება შეამციროს წარმოების ციკლი და ნარჩენი მასალების გადამუშავება და ხელახალი გამოყენება.
Წარმოდგენა TPU მასალა
მასალა ფართოდ გამოიყენება, რადგან მას აქვს შესანიშნავი შესრულება და TPU გამონაკლისი არ არის. როგორც ჩამოსხმული პოლიურეთანი (თხევადი) და შერეული პოლიურეთანი (მყარი), TPU აქვს მაღალი მოდული, მაღალი სიძლიერე, მაღალი დრეკადობა, მაღალი ელასტიურობა, შესანიშნავი აცვიათ წინააღმდეგობა, ზეთის წინააღმდეგობა, დაბალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა და დაბერების წინააღმდეგობა. მათ შორის, მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცე, დიდი დრეკადობა და დაბალი გრძელვადიანი შეკუმშვის მუდმივი დეფორმაციის სიჩქარე მნიშვნელოვანი უპირატესობაა. TPU.
-ის მექანიკური თვისებები TPU ძირითადად აიხსნება დაჭიმვის სიმტკიცის, დრეკადობის, ელასტიურობის და სიხისტის ასპექტებიდან.
1.მაღალი დაჭიმვის ძალა და დიდი დრეკადობა
TPU აქვს შესანიშნავი დაჭიმვის ძალა და დრეკადობა. ქვემოთ მოყვანილი ფიგურის მონაცემებიდან ვხედავთ, რომ პოლიეთერის ჭიმვის სიმტკიცე და დრეკადობა TPU ბევრად აღემატება PVC პლასტმასი და რეზინი.
გარდა ამისა, TPU შეუძლია დააკმაყოფილოს კვების მრეწველობის მოთხოვნები დამუშავების დროს დანამატების გარეშე ან ძალიან მცირე რაოდენობით, რაც რთულია სხვა მასალებისთვის, როგორიცაა PVC და რეზინის მისაღწევად.
2.ელასტიურობა ძალიან მგრძნობიარეა ტემპერატურის მიმართ
გამძლეობა TPU ეხება იმ ხარისხს, რომლითაც იგი სწრაფად უბრუნდება საწყის მდგომარეობას დეფორმაციის სტრესის განთავისუფლების შემდეგ, რაც გამოიხატება აღდგენის ენერგიით, ანუ დეფორმაციის აბრუნებული სამუშაოს თანაფარდობა დეფორმაციის წარმოებისთვის საჭირო სამუშაოსთან. ეს არის ელასტიური სხეულის დინამიური მოდულის და შიდა ხახუნის ფუნქცია და ძალიან მგრძნობიარეა ტემპერატურის მიმართ.
რბილი სეგმენტები TPU არის PTMG, PCL და PBA, 1000 და 2000 ფარდობითი მოლეკულური წონით, შესაბამისად; მყარი სეგმენტებია MDI-BDO, მყარი სეგმენტის შემცველობით 48.2% (PCL-1250 არის 42.7%) და 31.7%, და r0=1.05 პრეპოლიმერული სინთეზით.
როგორც მოსალოდნელი იყო, ელასტიურობა მცირდება ტემპერატურის შემცირებით გარკვეულ ტემპერატურამდე, შემდეგ კი ელასტიურობა სწრაფად იზრდება. ეს ტემპერატურა არის რბილი სეგმენტის კრისტალიზაციის ტემპერატურა, რომელიც განისაზღვრება მაკრომოლეკულური დიოლის სტრუქტურით და უფრო დაბალია პოლიეთერისთვის. TPU ვიდრე პოლიესტერისთვის TPU. კრისტალიზაციის ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე, ელასტიური სხეული ხდება ძალიან მყარი და კარგავს თავის ელასტიურობას, ამიტომ ელასტიურობა მსგავსია მყარი ლითონის ზედაპირიდან აბრუნებს.
3.სიხისტის დიაპაზონი არის Shore A60~D80
სიხისტე არის მატერიის უნარი გაუძლოს დეფორმაციას, ნაკაწრებსა და აბრაზიებს.
TPU სიმტკიცე ჩვეულებრივ იზომება Shore A და Shore D სიხისტის ტესტერების გამოყენებით, ხოლო Shore A გამოიყენება რბილისთვის. TPU და Shore D გამოიყენება უფრო რთული TPU.
იმის გამო, რომ სიხისტე TPU შეიძლება დარეგულირდეს რბილი და მყარი სეგმენტების თანაფარდობის რეგულირებით, TPU აქვს შედარებით ფართო სიხისტის დიაპაზონი, სიხისტის დიაპაზონი Shore A60~D80, რომელიც მოიცავს რეზინის და პლასტმასის სიმტკიცეს და მაღალი ელასტიურობას მთელ სიხისტე დიაპაზონში.
სიხისტის ცვლილებებით, ზოგიერთი თვისება TPU შეიცვლება. მაგალითად, სიხისტის გაზრდა TPU გამოიწვევს დაჭიმვის მოდულის და რღვევის სიძლიერის გაზრდას, სიმტკიცეს და კომპრესიულ სტრესს (დატვირთვის ტევადობას), დრეკადობის შემცირებას შეწყვეტისას, გაზრდის სიმკვრივესა და დინამიურ სითბოს წარმოქმნას და გაზრდილი გარემოს წინააღმდეგობის გაწევას.
გამოყენება TPU
1958 წელს ამერიკულმა კომპანიამ Goodrich Chemicals (ახლა ეწოდა Lubrizol) პირველად დაარეგისტრირა. TPU ბრენდის სახელი Estane და მას შემდეგ 20-ზე მეტი ბრენდის სახელი TPU გაჩნდა მსოფლიოში ბოლო 40 წლის განმავლობაში, პროდუქციის რამდენიმე სერიით თითოეული ბრენდისთვის. როგორც მაღალი ხარისხის ელასტომერი, TPU აქვს პროდუქციის ქვედა დინების გამოყენების ფართო სპექტრი და ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიური საჭიროებების, სპორტული აღჭურვილობის, სათამაშოების, დეკორატიული მასალებისა და სხვა სფეროებში. აქ არის რამდენიმე მაგალითი:
1. ფეხსაცმელი
TPU გამოიყენება ფეხსაცმელში, ძირითადად მისი შესანიშნავი ელასტიურობისა და აცვიათ წინააღმდეგობის გამო. ფეხსაცმლის პროდუქტების შემცველი TPU ბევრად უფრო კომფორტული ტარება, ვიდრე ჩვეულებრივი ფეხსაცმლის პროდუქტები და, შესაბამისად, უფრო ფართოდ გამოიყენება მაღალი კლასის ფეხსაცმლის პროდუქტებში, განსაკუთრებით ზოგიერთ სპორტულ და ყოველდღიურ ფეხსაცმელში.
2. შლანგები
TPU შლანგები ფართოდ გამოიყენება ჩინეთში, როგორც გაზისა და ნავთობის შლანგები თვითმფრინავებისთვის, ტანკებისთვის, მანქანებისთვის, მოტოციკლებისთვის, ჩარხებისთვის და სხვა მექანიკური აღჭურვილობისთვის მათი მოქნილობის, კარგი დაჭიმვის სიძლიერის, დარტყმის წინააღმდეგობის და მაღალი და დაბალი ტემპერატურის წინააღმდეგობის გამო.
3. კაბელები
TPU უზრუნველყოფს რღვევის წინააღმდეგობას, აცვიათ წინააღმდეგობას და ღუნვის მახასიათებლებს, ხოლო მაღალი და დაბალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა არის საკაბელო მუშაობის მთავარი ფაქტორი. ამიტომ, ჩინეთის ბაზარზე, TPU გამოიყენება მაღალი დონის კაბელებისთვის, როგორიცაა საკონტროლო კაბელები და დენის კაბელები რთული საკაბელო დიზაინის საფარის მასალების დასაცავად და მისი გამოყენება სულ უფრო ფართოვდება.
4. სამედიცინო აღჭურვილობა
TPU არის უსაფრთხო, სტაბილური და მაღალი ხარისხის PVC შემცვლელი მასალა, რომელიც არ შეიცავს მავნე ქიმიკატებს, როგორიცაა ფტალატები, და არ იწვევს გვერდითი ეფექტებს, როდესაც გადადის სისხლში ან სხვა სითხეებში სამედიცინო კათეტერებში ან სამედიცინო ჩანთებში. სპეციალურად შემუშავებული ექსტრუზიის და ინექციის ხარისხი TPU ადვილად შეიძლება გამოყენებულ იქნას არსებულთან ერთად PVC მოწყობილობა მცირე კორექტირებით.
