TPU is polyurethane nhiệt dẻoPolyurethane nhiệt dẻo là một loại polyurethane có thể được nung nóng, đúc khuôn và hòa tan trong dung môi. So với polyurethane pha trộn và đúc khuôn, polyurethane nhiệt dẻo có rất ít hoặc không có liên kết ngang hóa học trong cấu trúc hóa học, và các phân tử của nó về cơ bản là tuyến tính, nhưng vẫn có một lượng trao đổi vật lý nhất định.

Khái niệm trao đổi vật chất lần đầu tiên được đề xuất bởi Schollenberge CS vào năm 1958, trong đó đề cập đến “điểm kết nối” giữa các chuỗi phân tử polyurethane tuyến tính có khả năng hòa tan nhiệt hoặc thuận nghịch trong dung môi. Nó không thực sự là một liên kết chéo hóa học, nhưng nó đóng vai trò của một liên kết ngang hóa học. Do ảnh hưởng của sự trao đổi vật chất này, polyurethane hình thành một lý thuyết hình thái đa pha và các liên kết hydro của polyurethane tăng cường hình thái của nó và làm cho nó có khả năng chống lại độ ẩm cao hơn.

Phân loại TPU

Bây giờ chúng ta biết những gì TPU là, phân loại của nó là gì? Tùy thuộc vào các tiêu chuẩn phân loại khác nhau, TPU vật liệu có thể có nhiều cách phân loại khác nhau.

Ví dụ, theo cấu trúc phân đoạn mềm, chúng có thể được chia thành loại polyester, loại polyether và loại butadien, tương ứng có chứa các nhóm este, ether hoặc butene. Theo cấu trúc phân đoạn cứng, chúng có thể được chia thành loại urethane và loại urê urethane, tương ứng thu được bằng bộ mở rộng chuỗi diol hoặc bộ mở rộng chuỗi diamine. Phân loại thường được sử dụng được chia thành loại polyester và loại polyether.

Theo việc có liên kết ngang hay không, nó có thể được chia thành nhựa nhiệt dẻo nguyên chất và nhựa bán nhiệt dẻo. Cái trước là một cấu trúc tuyến tính thuần túy không có liên kết ngang, trong khi cái sau chứa một lượng nhỏ liên kết ngang như uretan methacrylate. Theo việc sử dụng thành phẩm, nó có thể được chia thành các bộ phận có hình dạng đặc biệt (các bộ phận cơ khí khác nhau), ống (vỏ bọc, thanh định hình), màng (tấm, tấm mỏng), cũng như chất kết dính, lớp phủ, sợi, v.v.

Làm thế nào là TPU tổng hợp

TPU, từ góc độ cấu trúc phân tử, thuộc về polyurethane. Vậy nó được tổng hợp như thế nào?

Theo các quy trình tổng hợp khác nhau, nó chủ yếu được chia thành trùng hợp số lượng lớn và trùng hợp dung dịch.

Trong quá trình trùng hợp số lượng lớn, nó có thể được chia thành phương pháp tiền trùng hợp và phương pháp một bước dựa trên việc có phản ứng trước hay không.

Quá trình trùng hợp trước bao gồm phản ứng diisocyanate với diol trọng lượng phân tử cao trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó thêm chất mở rộng chuỗi để tạo ra TPU.
Phương pháp một bước liên quan đến việc trộn diol, diisocyanate và chất mở rộng chuỗi có trọng lượng phân tử cao với nhau để phản ứng và tạo ra TPU.

Phản ứng trùng hợp dung dịch liên quan đến việc hòa tan diisocyanate trong dung môi, thêm diol trọng lượng phân tử cao để phản ứng trong một khoảng thời gian nhất định và cuối cùng thêm chất mở rộng chuỗi để tạo ra TPU.

Các loại TPU đoạn mềm, trọng lượng phân tử, nội dung của đoạn cứng hoặc mềm, và TPU trạng thái tập hợp sẽ ảnh hưởng đến mật độ của TPU, xấp xỉ giữa 1.10 và 1.25, không có sự khác biệt đáng kể so với các loại cao su và nhựa khác.

Ở cùng độ cứng, mật độ của polyether TPU thấp hơn so với polyester TPU.

Làm thế nào là TPU vật liệu chế biến

TPU vật liệu được xử lý thông qua các phương pháp khác nhau để tạo thành sản phẩm cuối cùng sau khi tổng hợp TPU hạt. Các phương pháp chính được sử dụng cho TPU xử lý là xử lý tan chảy và xử lý giải pháp.

Ứng dụng của TPU bọc ngoài vỏ khí cụ điện.

Xử lý nóng chảy là quy trình được sử dụng phổ biến trong ngành nhựa: chẳng hạn như trộn, cán, ép đùn, đúc thổi và đúc (bao gồm phun, nén, chuyển và đúc ly tâm). Xử lý dung dịch liên quan đến việc hòa tan các hạt trong dung môi hoặc trực tiếp polyme hóa chúng trong dung môi để tạo thành dung dịch, sau đó được tráng hoặc kéo thành sợi.

TPU không yêu cầu phản ứng liên kết ngang lưu hóa để tạo ra sản phẩm cuối cùng, điều này có thể rút ngắn chu kỳ sản xuất và chất thải có thể được tái chế và tái sử dụng.

Hiệu suất của TPU vật liệu

Một vật liệu được sử dụng rộng rãi vì nó có hiệu suất tuyệt vời, và TPU cũng không ngoại lệ. Giống như polyurethane đúc (lỏng) và polyurethane pha trộn (rắn), TPU có mô đun cao, độ bền cao, độ giãn dài cao, độ đàn hồi cao, khả năng chống mài mòn tuyệt vời, khả năng chống dầu, khả năng chịu nhiệt độ thấp và khả năng chống lão hóa. Trong số đó, độ bền kéo cao, độ giãn dài lớn và tốc độ biến dạng vĩnh viễn do nén lâu dài thấp là những ưu điểm đáng kể của TPU.

Các tính chất cơ học của TPU sẽ được giải thích chủ yếu từ các khía cạnh của độ bền kéo, độ giãn dài, khả năng phục hồi và độ cứng.

1. Độ bền kéo cao và độ giãn dài lớn

TPU có độ bền kéo và độ giãn dài tuyệt vời. Từ dữ liệu trong hình bên dưới, chúng ta có thể thấy rằng độ bền kéo và độ giãn dài của polyether TPU vượt trội hơn nhiều so với PVC nhựa và cao su.

So sánh độ bền kéo của TPU với các vật liệu khác

Ngoài ra, TPU có thể đáp ứng yêu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm mà không cần hoặc có rất ít chất phụ gia trong quá trình chế biến, điều mà các nguyên liệu khác khó có thể làm được như PVC và cao su để đạt được.

2. Khả năng phục hồi rất nhạy cảm với nhiệt độ

Khả năng phục hồi của TPU đề cập đến mức độ mà nó nhanh chóng trở lại trạng thái ban đầu sau khi ứng suất biến dạng được giải phóng, được biểu thị bằng năng lượng phục hồi, nghĩa là tỷ lệ của công việc phục hồi biến dạng so với công việc cần thiết để tạo ra biến dạng. Nó là một chức năng của mô đun động và ma sát bên trong của vật thể đàn hồi, và rất nhạy cảm với nhiệt độ.

Mối quan hệ giữa nhiệt độ và khả năng phục hồi của TPU

Các đoạn mềm của TPU là PTMG, PCL và PBA, với trọng lượng phân tử tương đối lần lượt là 1000 và 2000; các phân đoạn cứng là MDI-BDO, với hàm lượng phân đoạn cứng là 48.2% (PCL-1250 là 42.7%) và 31.7%, và r0=1.05 tổng hợp chất chuẩn bị.

Đúng như dự đoán, khả năng đàn hồi giảm khi nhiệt độ giảm cho đến một nhiệt độ nhất định, sau đó độ đàn hồi tăng nhanh. Nhiệt độ này là nhiệt độ kết tinh phân đoạn mềm, được xác định bởi cấu trúc của diol đại phân tử và thấp hơn đối với polyether TPU hơn cho polyester TPU. Ở nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh, cơ thể đàn hồi trở nên rất cứng và mất tính đàn hồi, do đó khả năng phục hồi tương tự như bật lại từ bề mặt kim loại cứng.

3. Phạm vi độ cứng là Shore A60~D80

Độ cứng là một chỉ số về khả năng chống biến dạng, trầy xước và mài mòn của vật liệu.

TPU độ cứng thường được đo bằng máy đo độ cứng Shore A và Shore D, với Shore A được sử dụng cho mềm hơn TPU và Shore D được sử dụng cho khó khăn hơn TPU.

Vì độ cứng của TPU có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tỷ lệ của các phân đoạn mềm và cứng, TPU có phạm vi độ cứng tương đối rộng, với phạm vi độ cứng là Shore A60 ~ D80, bao gồm độ cứng của cao su và nhựa, và độ đàn hồi cao trong toàn bộ phạm vi độ cứng.

Với những thay đổi về độ cứng, một số tính chất của TPU sẽ thay đổi. Ví dụ, tăng độ cứng của TPU sẽ dẫn đến tăng mô đun kéo và độ bền xé, tăng độ cứng và ứng suất nén (khả năng chịu tải), giảm độ giãn dài khi đứt, tăng mật độ và sinh nhiệt động, đồng thời tăng khả năng chống chịu môi trường.

Việc sử dụng TPU

Năm 1958, công ty Goodrich Chemicals của Mỹ (nay được đổi tên thành Lubrizol) lần đầu tiên đăng ký TPU thương hiệu Estane, và kể từ đó, hơn 20 tên thương hiệu của TPU đã nổi lên trên toàn thế giới trong hơn 40 năm qua, với một số loạt sản phẩm cho mỗi thương hiệu. Là một chất đàn hồi hiệu suất cao, TPU có nhiều ứng dụng sản phẩm hạ nguồn và được sử dụng rộng rãi trong các nhu yếu phẩm hàng ngày, dụng cụ thể thao, đồ chơi, vật liệu trang trí và các lĩnh vực khác. Dưới đây là một vài ví dụ:

1. Giày dép

TPU được sử dụng trong giày dép chủ yếu do tính đàn hồi và khả năng chống mài mòn tuyệt vời của nó. Sản phẩm giày dép có chứa TPU thoải mái hơn nhiều so với các sản phẩm giày dép thông thường, do đó được sử dụng rộng rãi hơn trong các sản phẩm giày dép cao cấp, đặc biệt là trong một số giày thể thao và giày thông thường.

2. Vòi

TPU ống được sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc làm ống dẫn khí và dầu cho máy bay, xe tăng, ô tô, xe máy, máy công cụ và các thiết bị cơ khí khác do tính linh hoạt, độ bền kéo tốt, khả năng chống va đập và khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp.

3. Cáp

TPU cung cấp khả năng chống rách, chống mài mòn và các đặc tính uốn cong, đồng thời khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp là yếu tố chính trong hiệu suất của cáp. Vì vậy, tại thị trường Trung Quốc, TPU được sử dụng cho các loại cáp cao cấp như cáp điều khiển và cáp nguồn để bảo vệ vật liệu bao phủ của các thiết kế cáp phức tạp và việc sử dụng nó ngày càng trở nên phổ biến.

4. Thiết Bị Y Tế

TPU là một giải pháp an toàn, ổn định và chất lượng cao PVC vật liệu thay thế không chứa các hóa chất độc hại như phthalates và không tạo ra tác dụng phụ khi truyền vào máu hoặc các chất lỏng khác trong ống thông y tế hoặc túi y tế. Lớp đùn và phun được phát triển đặc biệt TPU có thể dễ dàng sử dụng với hiện có PVC thiết bị với điều chỉnh nhẹ.