В 1958 году компания Goodrich Chemical Company (ныне Lubrizol) впервые зарегистрировала бренд ТПУ Estane. За последние 40 лет по всему миру существует более 20 торговых марок, каждая из которых представлена несколькими сериями продукции. В настоящее время основными производителями сырья для ТПУ являются BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical и др.
1、 Категория ТПУ
В зависимости от структуры мягкого сегмента его можно разделить на полиэфирный тип, полиэфирный тип и бутадиеновый тип, которые соответственно содержат сложноэфирную группу, эфирную группу или бутеновую группу.
По структуре жёсткого сегмента их можно разделить на уретановые и уретанмочевинные, которые получаются из этиленгликолевых или диаминных удлинителей цепей соответственно. Обычно их подразделяют на полиэфирные и простые полиэфирные.
В зависимости от наличия или отсутствия поперечных связей его можно разделить на чисто термопластичный и полутермопластичный.
Первый имеет чисто линейную структуру и не имеет поперечных связей; второй 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
По молекулярной структуре ТПУ относится к полиуретану. 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 не имеет существенной разницы по сравнению с другими резинами и пластиками.
При одинаковой твердости плотность ТПУ полиэфирного типа ниже, чем у ТПУ полиэфирного типа.
3. Обработка ТПУ
Для формирования конечного продукта из частиц ТПУ требуются различные процессы, в основном, для обработки ТПУ используются методы плавления и растворения.
Плавление — это широко используемый процесс в пластмассовой промышленности, такой как смешивание, прокатка, экструзия, выдувное формование и литье под давлением;
Переработка 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 TPU
ТПУ обладает высоким модулем упругости, высокой прочностью, большим удлинением и эластичностью, отличной износостойкостью, маслостойкостью, стойкостью к низким температурам и стойкостью к старению.
Высокая прочность на разрыв, большое удлинение и низкая скорость остаточной деформации при длительном сжатии являются существенными преимуществами ТПУ.
СяоУ в основном расскажет о механических свойствах ТПУ, таких как прочность на растяжение и удлинение, упругость, твердость и т. д.
Высокая прочность на разрыв и большое удлинение
ТПУ обладает превосходной прочностью на разрыв и удлинением. Из данных, представленных на рисунке ниже, видно, что прочность на разрыв и удлинение полиэфирного ТПУ значительно выше, чем у поливинилхлорида и резины.
Кроме того, ТПУ может отвечать требованиям пищевой промышленности практически без добавления добавок в процессе переработки, чего сложно достичь другим материалам, таким как ПВХ и резина.
Устойчивость очень чувствительна к температуре
Упругость ТПУ определяется степенью его быстрого восстановления в исходное состояние после снятия деформационного напряжения. Упругость определяется энергией восстановления, которая представляет собой отношение работы по восстановлению деформации к работе, необходимой для её создания. Упругость зависит от динамического модуля упругости и внутреннего трения упругого тела и очень чувствительна к температуре.
Отскок уменьшается с понижением температуры до определённого значения, после чего эластичность снова быстро растёт. Эта температура является температурой кристаллизации мягкого сегмента, определяемого структурой макромолекулярного диола. ТПУ типа полиэфир имеет более низкую температуру, чем ТПУ типа полиэфир. При температурах ниже температуры кристаллизации эластомер становится очень твёрдым и теряет эластичность. Поэтому упругость подобна отскоку от поверхности твёрдого металла.
Диапазон твердости по Шору A60-D80
Твердость — это 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.
Твёрдость ТПУ можно регулировать, изменяя соотношение мягких и жёстких сегментов цепи. Поэтому ТПУ имеет относительно широкий диапазон твёрдости, от 60 до 80 по Шору, охватывая твёрдость резины и пластика, и обладает высокой эластичностью во всём диапазоне твёрдости.
С изменением твёрдости могут меняться и некоторые свойства ТПУ. Например, повышение твёрдости ТПУ приведёт к изменению его эксплуатационных характеристик, таких как увеличение модуля упругости на растяжение и прочности на разрыв, увеличение жёсткости и предела прочности при сжатии (грузоподъёмности), уменьшение удлинения, увеличение плотности и динамического тепловыделения, а также повышение устойчивости к воздействию окружающей среды.
5. Применение ТПУ
Будучи превосходным эластомером, ТПУ имеет широкий спектр применения в качестве конечного продукта и широко используется в предметах повседневного спроса, спортивных товарах, игрушках, декоративных материалах и других областях.
Материалы для обуви
ТПУ в основном используется в производстве обувных материалов благодаря своей превосходной эластичности и износостойкости. Обувь, изготовленная из ТПУ, гораздо комфортнее в носке, чем обычная обувь, поэтому она чаще используется в производстве высококачественной обуви, особенно в некоторых моделях спортивной и повседневной обуви.
шланг
Благодаря своей мягкости, хорошей прочности на разрыв, ударной вязкости 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
Термопластичный полиуретан (ТПУ) обеспечивает прочность на разрыв, износостойкость и изгиб, а стойкость к высоким и низким температурам является ключевым фактором, влияющим на эксплуатационные характеристики кабеля. Поэтому на китайском рынке ТПУ используются для защиты материалов покрытия сложных кабельных конструкций, таких как контрольные и силовые кабели. Применение ТПУ становится всё более распространённым.
Медицинские приборы
ТПУ — это безопасный, стабильный и высококачественный заменитель ПВХ, не содержащий фталатов и других вредных химических веществ, которые могут проникать в кровь или другие жидкости в медицинском катетере или медицинском пакете, вызывая побочные эффекты. Это также специально разработанный ТПУ для экструзии и литья под давлением.
фильм
Пленка ТПУ (термополиуретановый полиуретан) – это тонкая пленка, изготовленная из гранулированного термополиуретана (ТПУ) с помощью специальных процессов, таких как прокатка, литье, выдув и нанесение покрытия. Благодаря высокой прочности, износостойкости, эластичности и атмосферостойкости, пленки ТПУ широко используются в промышленности, производстве обувных материалов, швейной промышленности, автомобильной, химической, электронной, медицинской и других областях.
Время публикации: 05 февраля 2020 г.