TPU is termoplastický polyuretán, typ polyuretánu, ktorý sa dá zahrievať a tvarovať a rozpúšťať v rozpúšťadlách. V porovnaní so zmesovým a liatym polyuretánom má termoplastický polyuretán vo svojej chemickej štruktúre malé alebo žiadne chemické zosieťovanie a jeho molekuly sú v podstate lineárne, ale dochádza k určitej fyzickej výmene.

Koncept fyzikálnej výmeny prvýkrát navrhol Schollenberge CS v roku 1958, čo sa týka „bodov spojenia“ medzi lineárnymi polyuretánovými molekulovými reťazcami, ktoré sú tepelne alebo reverzibilne rozpustné v rozpúšťadlách. V skutočnosti to nie je chemická krížová väzba, ale zohráva úlohu chemickej krížovej väzby. Vplyvom tejto fyzikálnej výmeny tvorí polyuretán viacfázovú morfologickú teóriu a vodíkové väzby polyuretánu zlepšujú jeho morfológiu a robia ho odolnejším voči vyššej vlhkosti.

Klasifikácia TPU

Teraz, keď vieme, čo TPU je, aké sú jeho klasifikácie? V závislosti od rôznych klasifikačných noriem, TPU materiály môžu mať mnoho rôznych klasifikácií.

Napríklad podľa štruktúry mäkkých segmentov ich možno rozdeliť na polyesterový typ, polyéterový typ a butadiénový typ, ktoré obsahujú esterové, éterové alebo buténové skupiny. Podľa štruktúry tvrdých segmentov ich možno rozdeliť na uretánový typ a uretánmočovinový typ, ktoré sa získavajú diolovým predlžovačom reťazca alebo diamínovým predlžovačom reťazca. Bežne používaná klasifikácia je rozdelená na polyesterový typ a polyéterový typ.

Podľa toho, či dochádza k zosieťovaniu, možno ho rozdeliť na čistý termoplast a polotermoplast. Prvý z nich je čistou lineárnou štruktúrou bez zosieťovacích väzieb, zatiaľ čo druhý obsahuje malé množstvo zosieťovacích väzieb, ako je uretánmetakrylát. Podľa použitia hotových výrobkov ho možno rozdeliť na časti špeciálneho tvaru (rôzne mechanické časti), rúry (plášte, tyčové profily), fólie (plechy, tenké dosky), ako aj lepidlá, nátery, vlákna atď.

Ako je TPU syntetizovaný

TPUz hľadiska molekulárnej štruktúry patrí medzi polyuretán. Ako sa teda syntetizuje?

Podľa rôznych procesov syntézy sa delí hlavne na blokovú polymerizáciu a roztokovú polymerizáciu.

Reakcia za vzniku aminoesterovej skupiny

V objemovej polymerizácii ju možno ďalej rozdeliť na predpolymerizáciu a jednostupňovú metódu na základe toho, či existuje predreakcia.

Predpolymerizácia zahŕňa reakciu diizokyanátu s diolom s vysokou molekulovou hmotnosťou počas určitého časového obdobia a potom pridanie predlžovača reťazca, aby sa vytvoril TPU.
Jednokroková metóda zahŕňa zmiešanie diolu s vysokou molekulovou hmotnosťou, diizokyanátu a predlžovača reťazca dohromady, aby reagovali a vytvorili TPU.

Polymerizácia v roztoku zahŕňa rozpustenie diizokyanátu v rozpúšťadle, pridanie diolu s vysokou molekulovou hmotnosťou na reakciu počas určitého časového obdobia a nakoniec pridanie predlžovača reťazca za vzniku TPU.

Typ TPU mäkkého segmentu, molekulová hmotnosť, obsah tvrdých alebo mäkkých segmentov a TPU stav agregácie ovplyvní hustotu TPU, čo je približne medzi 1.10 a 1.25, bez výrazného rozdielu od iných gúm a plastov.

Pri rovnakej tvrdosti, hustote polyéteru TPU je nižší ako polyester TPU.

Ako je TPU spracovaný materiál

TPU materiály sa spracovávajú rôznymi metódami, aby vytvorili konečný produkt po syntéze TPU častice.Hlavné metódy používané na TPU spracovanie je spracovanie taveniny a spracovanie roztoku.

Použitie TPU zapuzdrenie na vonkajšom plášti elektrického náradia.

Spracovanie taveniny je bežne používaný proces v plastovom priemysle: ako je miešanie, kalandrovanie, extrúzia, vyfukovanie a formovanie (vrátane vstrekovania, lisovania, prenosu a odstredivého formovania). Spracovanie v roztoku zahŕňa rozpustenie častíc v rozpúšťadle alebo ich priamu polymerizáciu v rozpúšťadle za vzniku roztoku, ktorý sa potom potiahne alebo odstredí.

TPU nevyžaduje na výrobu konečného produktu vulkanizačnú sieťovaciu reakciu, ktorá môže skrátiť výrobný cyklus a odpadové materiály je možné recyklovať a znovu použiť.

Výkonnosť TPU materiál

Materiál je široko používaný, pretože má vynikajúci výkon a TPU nie je výnimkou. Ako liaty polyuretán (tekutý) a zmesový polyuretán (tuhý), TPU má vysoký modul, vysokú pevnosť, vysokú ťažnosť, vysokú elasticitu, vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť voči olejom, odolnosť voči nízkym teplotám a odolnosť proti starnutiu. Medzi nimi sú významnými výhodami vysoká pevnosť v ťahu, veľké predĺženie a nízka miera trvalej deformácie pri dlhodobom stlačení. TPU.

Mechanické vlastnosti TPU budú vysvetlené hlavne z hľadiska pevnosti v ťahu, predĺženia, pružnosti a tvrdosti.

1. Vysoká pevnosť v ťahu a veľké predĺženie

TPU má vynikajúcu pevnosť v ťahu a predĺženie. Z údajov na obrázku nižšie môžeme vidieť, že pevnosť v ťahu a predĺženie polyéteru TPU sú oveľa lepšie ako PVC plastov a gumy.

Porovnanie pevnosti v ťahu TPU s inými materiálmi

Navyše, TPU dokáže splniť požiadavky potravinárskeho priemyslu bez alebo s veľmi malým množstvom prísad pri spracovaní, čo je náročné pre iné materiály ako napr PVC a gumy na dosiahnutie.

2. Odolnosť je veľmi citlivá na teplotu

Odolnosť TPU sa vzťahuje na mieru, do akej sa rýchlo vráti do pôvodného stavu po uvoľnení deformačného napätia, čo je vyjadrené regeneračnou energiou, to znamená pomerom práce odrazenej deformácie k práci potrebnej na vytvorenie deformácie. Je funkciou dynamického modulu a vnútorného trenia elastického telesa a je veľmi citlivý na teplotu.

Mäkké segmenty TPU sú PTMG, PCL a PBA s relatívnymi molekulovými hmotnosťami 1000 a 2000, v tomto poradí; tvrdé segmenty sú MDI-BDO, s obsahom tvrdých segmentov 48.2 % (PCL-1250 je 42.7 %) a 31.7 %, a r0 = 1.05 syntéza predpolyméru.

Ako sa očakávalo, pružnosť klesá s klesajúcou teplotou až do určitej teploty a potom sa elasticita rýchlo zvyšuje. Táto teplota je teplotou kryštalizácie mäkkého segmentu, ktorá je určená štruktúrou makromolekulárneho diolu a je nižšia pre polyéter TPU ako v prípade polyesteru TPU. Pri teplotách pod teplotou kryštalizácie elastické teleso veľmi stvrdne a stratí svoju elasticitu, takže pružnosť je podobná odrazu od povrchu tvrdého kovu.

3. Rozsah tvrdosti je Shore A60~D80

Tvrdosť je indikátorom schopnosti materiálu odolávať deformácii, škrabancom a oderom.

TPU tvrdosť sa zvyčajne meria pomocou tvrdomerov Shore A a Shore D, pričom pre mäkšie sa používa Shore A TPU a Shore D sa používa na ťažšie TPU.

Pretože tvrdosť TPU možno upraviť nastavením pomeru mäkkých a tvrdých segmentov, TPU má relatívne široký rozsah tvrdosti, s rozsahom tvrdosti Shore A60~D80, pokrývajúci tvrdosť gumy a plastu a vysokú elasticitu v celom rozsahu tvrdosti.

So zmenami tvrdosti, niektorých vlastností TPU zmení sa. Napríklad zvýšenie tvrdosti TPU bude mať za následok zvýšený modul v ťahu a pevnosť v roztrhnutí, zvýšenú tuhosť a tlakové napätie (nosnosť), znížené predĺženie pri pretrhnutí, zvýšenú hustotu a dynamickú tvorbu tepla a zvýšenú odolnosť voči prostrediu.

Použitie TPU

V roku 1958 americká spoločnosť Goodrich Chemicals (teraz premenovaná na Lubrizol) prvýkrát zaregistrovala TPU značka Estane a odvtedy viac ako 20 značiek TPU sa za posledných 40 rokov objavili na celom svete s niekoľkými sériami produktov pre každú značku. Ako vysokovýkonný elastomér, TPU má širokú škálu aplikácií nadväzujúcich produktov a je široko používaný v každodennej potrebe, športovom vybavení, hračkách, dekoratívnych materiáloch a iných oblastiach. Tu je niekoľko príkladov:

1. Obuv

TPU sa v obuvi používa najmä vďaka svojej vynikajúcej elasticite a odolnosti voči opotrebovaniu. Obuvnícke výrobky obsahujúce TPU sú oveľa pohodlnejšie na nosenie ako bežné obuvnícke výrobky, a preto sa vo väčšej miere používajú v špičkových výrobkoch obuvi, najmä v niektorých športových a neformálnych topánkach.

2. Hadice

TPU hadice sú v Číne široko používané ako plynové a olejové hadice pre lietadlá, nádrže, autá, motocykle, obrábacie stroje a iné mechanické zariadenia vďaka ich flexibilite, dobrej pevnosti v ťahu, odolnosti voči nárazom a odolnosti voči vysokým a nízkym teplotám.

3. káble

TPU poskytuje odolnosť proti roztrhnutiu, opotrebeniu a ohybové vlastnosti a odolnosť voči vysokým a nízkym teplotám je kľúčovým faktorom výkonu kábla. Preto na čínskom trhu TPU sa používa pre špičkové káble, ako sú ovládacie káble a napájacie káble, na ochranu krycích materiálov zložitých káblových dizajnov a jeho použitie je čoraz rozšírenejšie.

4. Zdravotnícke vybavenie

TPU je bezpečný, stabilný a kvalitný PVC náhradný materiál, ktorý neobsahuje škodlivé chemikálie, ako sú ftaláty, a nevyvoláva vedľajšie účinky pri prenose do krvi alebo iných tekutín v lekárskych katétroch alebo lekárskych vakoch. Špeciálne vyvinutá trieda pre extrúziu a vstrekovanie TPU možno ľahko použiť s existujúcimi PVC zariadenia s miernymi úpravami.