В 1958 году Goodrich Chemical Company (теперь переименованная в Lubrizol) впервые зарегистрировала бренд ТПУ Estane. За последние 40 лет в мире появилось более 20 торговых марок, и каждая торговая марка имеет несколько серий продуктов. В настоящее время основными производителями сырья для ТПУ являются BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical и т. д.
1、 Категория ТПУ
В зависимости от структуры мягкого сегмента его можно разделить на полиэфирный, полиэфирный и бутадиеновый типы, которые соответственно содержат сложноэфирную группу, эфирную группу или бутеновую группу.
В зависимости от структуры жесткого сегмента его можно разделить на уретановый тип и уретан-мочевинный тип, которые соответственно получаются из удлинителей цепей этиленгликоля или удлинителей цепей диамина. Общая классификация делится на полиэфирный тип и полиэфирный тип.
В зависимости от наличия или отсутствия поперечных связей его можно разделить на чистый термопласт и полутермопласт.
Первый имеет чисто линейную структуру и не имеет поперечных связей; последний содержит небольшое количество поперечных связей, таких как эфир аллофановой кислоты.
По назначению готовые изделия можно разделить на профильные детали (различные элементы машин), трубы (оболочки, прутковые профили), пленки (листы, тонкие пластины), клеи, покрытия, волокна и т. д.
2、 Синтез ТПУ
ТПУ относится к полиуретану с точки зрения молекулярной структуры. Так как же он агрегировал?
В зависимости от различных процессов синтеза полимеризацию в основном разделяют на полимеризацию в массе и полимеризацию в растворе.
Полимеризацию в массе также можно разделить на метод предварительной полимеризации и одностадийный метод в зависимости от наличия или отсутствия предварительной реакции:
Метод преполимеризации включает реакцию диизоцианата с макромолекулярными диолами в течение определенного периода времени перед добавлением удлинителя цепи для получения ТПУ;
Одностадийный метод включает одновременное смешивание и реакцию макромолекулярных диолов, диизоцианатов и удлинителей цепей с образованием ТПУ.
Полимеризация в растворе включает в себя сначала растворение диизоцианата в растворителе, затем добавление макромолекулярных диолов для взаимодействия в течение определенного периода времени и, наконец, добавление удлинителей цепей для получения ТПУ.
Тип мягкого сегмента ТПУ, молекулярная масса, содержание жесткого или мягкого сегмента и агрегатное состояние ТПУ могут влиять на плотность ТПУ, которая составляет приблизительно 1,10-1,25, и существенной разницы по сравнению с другими резинами и пластиками нет.
При одинаковой твердости плотность ТПУ на основе полиэфира ниже, чем у ТПУ на основе полиэфира.
3. Обработка ТПУ
Для формирования конечного продукта из частиц ТПУ требуются различные процессы, в основном с использованием методов плавления и растворения для обработки ТПУ.
Плавление — это широко используемый процесс в пластмассовой промышленности, такой как смешивание, прокатка, экструзия, выдувное формование и литье;
Обработка раствора — это процесс приготовления раствора путем растворения частиц в растворителе или их непосредственной полимеризации в растворителе с последующим нанесением покрытия, прядением и т. д.
Конечный продукт, изготовленный из ТПУ, как правило, не требует реакции вулканизации и сшивания, что позволяет сократить производственный цикл и перерабатывать отходы.
4. Производительность ТПУ
ТПУ обладает высоким модулем упругости, высокой прочностью, высоким удлинением и эластичностью, отличной износостойкостью, маслостойкостью, устойчивостью к низким температурам и стойкостью к старению.
Высокая прочность на разрыв, высокое удлинение и низкая скорость долговременной остаточной деформации сжатия являются существенными преимуществами ТПУ.
СяоУ в основном расскажет о механических свойствах ТПУ, таких как прочность на разрыв и удлинение, упругость, твердость и т. д.
Высокая прочность на разрыв и большое удлинение
TPU имеет превосходную прочность на разрыв и удлинение. Из данных на рисунке ниже мы видим, что прочность на разрыв и удлинение полиэфирного типа TPU намного лучше, чем у поливинилхлоридного пластика и резины.
Кроме того, ТПУ может соответствовать требованиям пищевой промышленности с минимальным количеством добавок, добавляемых в процессе обработки, или вообще без них, чего также сложно достичь для других материалов, таких как ПВХ и резина.
Устойчивость очень чувствительна к температуре
Упругость ТПУ относится к степени, в которой он быстро восстанавливается до своего исходного состояния после снятия напряжения деформации, выраженной в энергии восстановления, которая является отношением работы по сокращению деформации к работе, необходимой для создания деформации. Она является функцией динамического модуля и внутреннего трения эластичного тела и очень чувствительна к температуре.
Отскок уменьшается с понижением температуры до определенной температуры, и эластичность снова быстро увеличивается. Эта температура является температурой кристаллизации мягкого сегмента, которая определяется структурой макромолекулярного диола. Полиэфирный тип ТПУ ниже, чем полиэфирный тип ТПУ. При температурах ниже температуры кристаллизации эластомер становится очень твердым и теряет эластичность. Поэтому упругость подобна отскоку от поверхности твердого металла.
Диапазон твердости по Шору A60-D80.
Твердость — показатель способности материала противостоять деформации, образованию царапин и царапин.
Твердость ТПУ обычно измеряется с помощью твердомеров по Шору А и Шору D, при этом Шор А используется для более мягких ТПУ, а Шор D — для более твердых ТПУ.
Твердость ТПУ можно регулировать, изменяя соотношение мягких и жестких сегментов цепи. Таким образом, ТПУ имеет относительно широкий диапазон твердости, от Шора A60 до D80, охватывающий твердость резины и пластика, и обладает высокой эластичностью во всем диапазоне твердости.
При изменении твердости могут измениться и некоторые свойства ТПУ. Например, увеличение твердости ТПУ приведет к изменению эксплуатационных характеристик, таких как увеличение модуля упругости на растяжение и прочности на разрыв, увеличение жесткости и напряжения сжатия (грузоподъемности), уменьшение удлинения, увеличение плотности и динамического тепловыделения, а также увеличение устойчивости к воздействию окружающей среды.
5. Применение ТПУ
Будучи превосходным эластомером, ТПУ имеет широкий спектр направлений дальнейшего использования и широко используется в предметах повседневного спроса, спортивных товарах, игрушках, декоративных материалах и других областях.
Материалы для обуви
TPU в основном используется для обувных материалов из-за его превосходной эластичности и износостойкости. Обувные изделия, содержащие TPU, намного удобнее носить, чем обычные обувные изделия, поэтому они более широко используются в высококачественной обуви, особенно в некоторых видах спортивной и повседневной обуви.
шланг
Благодаря своей мягкости, хорошей прочности на разрыв, ударопрочности и устойчивости к высоким и низким температурам шланги из ТПУ широко используются в Китае в качестве газовых и нефтяных шлангов для механического оборудования, такого как самолеты, танки, автомобили, мотоциклы и станки.
кабель
TPU обеспечивает сопротивление разрыву, износостойкость и изгибу, а устойчивость к высоким и низким температурам является ключом к производительности кабеля. Поэтому на китайском рынке современные кабели, такие как кабели управления и силовые кабели, используют TPU для защиты материалов покрытия сложных конструкций кабелей, и их применение становится все более распространенным.
Медицинские приборы
TPU — это безопасный, стабильный и высококачественный материал-заменитель ПВХ, который не содержит фталатов и других вредных химических веществ, и не будет мигрировать в кровь или другие жидкости в медицинском катетере или медицинской сумке, вызывая побочные эффекты. Это также специально разработанный TPU экструзионного и инъекционного класса.
фильм
Пленка TPU представляет собой тонкую пленку, изготовленную из гранулированного материала TPU с помощью специальных процессов, таких как прокатка, литье, выдувание и покрытие. Благодаря высокой прочности, износостойкости, хорошей эластичности и устойчивости к атмосферным воздействиям пленки TPU широко используются в промышленности, обувных материалах, пошиве одежды, автомобильной, химической, электронной, медицинской и других областях.
Время публикации: 05.02.2020