TPU Материал – комплексный анализ
Что такое TPU
TPU is термопластичный полиуретан, тип полиуретана, который можно нагревать, формовать и растворять в растворителях. По сравнению со смесевым и литым полиуретаном, термопластичный полиуретан практически не имеет химических сшивок в своей химической структуре, а его молекулы в основном линейны, но при этом присутствует определённый физический обмен.
Концепция физического обмена была впервые предложена Шолленбергом К.С. в 1958 году и относится к «точкам соединения» между линейными молекулярными цепями полиуретана, термически или обратимо растворимыми в растворителях. На самом деле это не химическая сшивка, но она играет роль химической сшивки. Благодаря эффекту этого физического обмена полиуретан образует многофазную морфологическую теорию, а водородные связи полиуретана улучшают его морфологию и делают его более устойчивым к повышенной влажности.
Классификация TPU
Теперь, когда мы знаем, что TPU есть, каковы его классификации? В зависимости от различных стандартов классификации, TPU материалы могут иметь множество различных классификаций.
Например, в соответствии со структурой мягких сегментов их можно разделить на полиэфирные, полиэфирные и бутадиеновые, которые содержат сложноэфирные, эфирные или бутеновые группы соответственно. В соответствии со структурой жесткого сегмента их можно разделить на уретановый тип и уретанмочевинный тип, которые получают с помощью удлинителя цепи диола или удлинителя цепи диамина соответственно. Обычно используемая классификация делится на тип полиэфира и тип полиэфира.
В зависимости от наличия сшивки его можно разделить на чистый термопласт и полутермопласт. Первый представляет собой чистую линейную структуру без поперечных связей, в то время как последний содержит небольшое количество поперечных связей, таких как уретанметакрилат. По применению готовой продукции ее можно разделить на детали специальной формы (различные механические детали), трубы (оболочки, стержневые профили), пленки (листы, тонкие пластины), а также клеи, покрытия, волокна и др.
Как TPU синтезированный
TPU, с точки зрения молекулярной структуры, принадлежит полиуретану. Так как же он синтезируется?
Согласно различным процессам синтеза, он в основном делится на полимеризацию в массе и полимеризацию в растворе.
При полимеризации в массе ее можно разделить на предварительную полимеризацию и одностадийный метод в зависимости от того, происходит ли предварительная реакция.
- Предварительная полимеризация включает реакцию диизоцианата с высокомолекулярным диолом в течение определенного периода времени, а затем добавление удлинителя цепи для получения TPU.
- Одностадийный метод включает смешивание диола с высокой молекулярной массой, диизоцианата и удлинителя цепи вместе для реакции и получения TPU.
Полимеризация в растворе включает растворение диизоцианата в растворителе, добавление диола с высокой молекулярной массой для реакции в течение определенного периода времени и, наконец, добавление удлинителя цепи для получения TPU.
Тип TPU мягкий сегмент, молекулярная масса, содержание твердых или мягких сегментов и TPU агрегатное состояние влияет на плотность TPU, что составляет примерно от 1.10 до 1.25, без существенных отличий от других каучуков и пластиков.
При той же твердости плотность полиэфира TPU ниже, чем у полиэстера TPU.
Как TPU обработанный материал
TPU материалы обрабатываются различными методами для получения конечного продукта после синтеза TPU частиц. Основные методы, используемые для TPU обработка - это обработка расплава и обработка раствора.
Обработка расплава является широко используемым процессом в пластмассовой промышленности: например, смешивание, каландрирование, экструзия, выдувное формование и формование (включая литье под давлением, прессование, перенос и центробежное формование). Обработка раствора включает растворение частиц в растворителе или прямую полимеризацию их в растворителе с образованием раствора, на который затем наносят покрытие или формуют.
TPU не требует реакции вулканизации сшивания для получения конечного продукта, что может сократить производственный цикл, а отходы можно перерабатывать и использовать повторно.
Производительность TPU материала
Материал широко используется, потому что он имеет отличные характеристики, и TPU не исключение. Как литой полиуретан (жидкий) и смешанный полиуретан (твердый), TPU обладает высоким модулем, высокой прочностью, высоким удлинением, высокой эластичностью, отличной износостойкостью, маслостойкостью, устойчивостью к низким температурам и устойчивостью к старению. Среди них высокая прочность на растяжение, большое удлинение и низкая скорость остаточной деформации при длительном сжатии являются значительными преимуществами TPU.
Механические свойства TPU будет в основном объясняться с точки зрения прочности на растяжение, удлинения, упругости и твердости.
1. Высокая прочность на растяжение и большое удлинение
TPU обладает отличной прочностью на растяжение и относительное удлинение. Из данных на рисунке ниже видно, что прочность на растяжение и относительное удлинение полиэфира TPU намного превосходят PVC пластмассы и резина.
Помимо вышесказанного, TPU может удовлетворить требования пищевой промышленности без добавок или с очень небольшим количеством добавок во время обработки, что сложно для других материалов, таких как PVC и резина для достижения.
2. Устойчивость очень чувствительна к температуре
Устойчивость TPU относится к степени, в которой он быстро возвращается в исходное состояние после снятия деформационного напряжения, что выражается энергией восстановления, то есть отношением работы отскока деформации к работе, необходимой для создания деформации. Это функция динамического модуля и внутреннего трения упругого тела, и она очень чувствительна к температуре.
Мягкие сегменты TPU представляют собой ПТМГ, ПКЛ и ПБА с относительными молекулярными массами 1000 и 2000 соответственно; жесткие сегменты представляют собой МДИ-БДО с содержанием жестких сегментов 48.2% (PCL-1250 составляет 42.7%) и 31.7%, а r0=1.05 синтез форполимера.
Как и ожидалось, упругость уменьшается с понижением температуры до определенной температуры, а затем эластичность быстро возрастает. Эта температура является температурой кристаллизации мягкого сегмента, которая определяется структурой макромолекулярного диола и ниже для полиэфира. TPU чем для полиэстера TPU. При температурах ниже температуры кристаллизации упругое тело становится очень твердым и теряет эластичность, поэтому упругость подобна отскоку от поверхности твердого металла.
3. Диапазон твердости по Шору A60 ~ D80.
Твердость – это показатель способности материала сопротивляться деформации, царапинам и истиранию.
TPU твердость обычно измеряется с помощью твердомеров по Шору A и Shore D, при этом для более мягких материалов используется твердомер по Шору A. TPU и Shore D используется для более жесткой TPU.
Потому что твердость TPU можно регулировать, регулируя соотношение мягких и жестких сегментов, TPU имеет относительно широкий диапазон твердости, с диапазоном твердости по Шору A60 ~ D80, охватывающим твердость резины и пластика, и высокой эластичностью во всем диапазоне твердости.
С изменением твердости некоторые свойства TPU изменится. Например, повышение жесткости TPU приведет к увеличению модуля растяжения и прочности на разрыв, увеличению жесткости и напряжения сжатия (несущей способности), уменьшению удлинения при разрыве, увеличению плотности и динамического тепловыделения, а также повышению устойчивости к окружающей среде.
Использование TPU
В 1958 году американская компания Goodrich Chemicals (теперь переименованная в Lubrizol) впервые зарегистрировала TPU торговая марка Estane, и с тех пор более 20 торговых марок TPU появились во всем мире за последние 40 лет, с несколькими сериями продуктов для каждого бренда. Как высокоэффективный эластомер, TPU имеет широкий спектр применения в последующих продуктах и широко используется в предметах первой необходимости, спортивном инвентаре, игрушках, декоративных материалах и других областях. Вот несколько примеров:
1. Обувь
TPU используется в обуви в основном из-за его превосходной эластичности и износостойкости. Обувные изделия, содержащие TPU гораздо удобнее носить, чем обычные обувные изделия, и поэтому более широко используются в высококачественной обуви, особенно в некоторых видах спортивной и повседневной обуви.
2. Шланги
TPU Шланги широко используются в Китае в качестве газовых и масляных шлангов для самолетов, резервуаров, автомобилей, мотоциклов, станков и другого механического оборудования благодаря их гибкости, хорошей прочности на растяжение, ударопрочности, а также стойкости к высоким и низким температурам.
3. Кабели
TPU обеспечивает сопротивление разрыву, износостойкость и характеристики изгиба, а устойчивость к высоким и низким температурам является ключевым фактором в характеристиках кабеля. Поэтому на китайском рынке TPU используется для высококачественных кабелей, таких как кабели управления и силовые кабели, для защиты материалов покрытия кабелей сложной конструкции, и его использование становится все более распространенным.
4. Медицинское оборудование
TPU является безопасным, стабильным и качественным PVC материал-заменитель, который не содержит вредных химических веществ, таких как фталаты, и не вызывает побочных эффектов при попадании в кровь или другие жидкости в медицинских катетерах или медицинских сумках. Специально разработанный сплав для экструзии и литья под давлением TPU можно легко использовать с существующими PVC оборудование с небольшими доработками.
