Что такое термопластичный полиуретановый эластомер?

Что такое термопластичный полиуретановый эластомер?

Полиуретановый эластомер представляет собой разновидность полиуретановых синтетических материалов (другие разновидности относятся к полиуретановой пене, полиуретановому клею, полиуретановому покрытию и полиуретановому волокну), а термопластичный полиуретановый эластомер является одним из трех типов полиуретанового эластомера. Люди обычно называют его ТПУ (т. Двумя другими основными типами полиуретановых эластомеров являются литые полиуретановые эластомеры, сокращенно ЦП, и смешанные полиуретановые эластомеры. сокращенно МПУ).

ТПУ — это разновидность полиуретанового эластомера, который можно пластифицировать при нагревании и растворять в растворителе. По сравнению с CPU и MPU, TPU практически не имеет химических сшивок в своей химической структуре. Его молекулярная цепь в основном линейна, но присутствует определенное количество физических поперечных связей. Это термопластичный полиуретановый эластомер, имеющий очень характерную структуру.

Структура и классификация ТПУ

Термопластичный полиуретановый эластомер представляет собой блочный линейный полимер (АВ). А представляет собой полимерный полиол (эфир или простой полиэфир, молекулярная масса 1000~6000) с высокой молекулярной массой, называемый длинноцепочечным; B представляет собой диол, содержащий 2-12 атомов углерода с прямой цепью, называемый короткоцепочечным.

В структуре термопластичного полиуретанового эластомера сегмент А называется мягким сегментом, который обладает характеристиками гибкости и мягкости, благодаря чему ТПУ обладает растяжимостью; Уретановая цепь, образующаяся в результате реакции между сегментом B и изоцианатом, называется жестким сегментом, который обладает как жесткими, так и твердыми свойствами. Регулируя соотношение сегментов А и В, изготавливаются изделия из ТПУ с разными физико-механическими свойствами.

В соответствии со структурой мягкого сегмента его можно разделить на полиэфирный тип, полиэфирный тип и бутадиеновый тип, которые соответственно содержат сложноэфирную группу, эфирную группу или бутеновую группу. В зависимости от структуры жесткого сегмента его можно разделить на уретановый тип и уретанмочевинный тип, которые соответственно получают из удлинителей цепи этиленгликоля или удлинителей диаминовой цепи. Общая классификация делится на тип полиэстера и тип полиэфира.

Что является сырьем для синтеза ТПУ?

(1) Полимерный диол

Решающую роль в физико-химических свойствах ТПУ играет макромолекулярный диол с молекулярной массой от 500 до 4000 и бифункциональными группами, с содержанием от 50% до 80% в эластомере ТПУ.

Полимер Диол, подходящий для эластомера ТПУ, можно разделить на полиэфир и полиэфир: полиэфир включает в себя политетраметиленгликоль адипиновой кислоты (ПБА) ε PCL, PHC; Полиэфиры включают полиоксипропиленэфиргликоль (ППГ), тетрагидрофуранполиэфиргликоль (ПТМГ) и т. д.

(2) Диизоцианат

Молекулярная масса невелика, но функция выдающаяся: она не только играет роль соединения мягкого и твердого сегментов, но и придает ТПУ различные хорошие физические и механические свойства. Диизоцианаты, применимые к ТПУ: метилендифенилдиизоцианат (MDI), метиленбис(-4-циклогексилизоцианат) (HMDI), п-фенилдиизоцианат (PPDI), 1,5-нафталиндиизоцианат (NDI), п-фенилдиметилдиизоцианат ( PXDI) и т. д.

(3) Удлинитель цепи

Удлинитель цепи с молекулярной массой 100–350, принадлежащий низкомолекулярному диолу, с небольшой молекулярной массой, структурой с открытой цепью и без группы заместителей, способствует получению высокой твердости и высокой скалярной массы ТПУ. Удлинители цепи, подходящие для ТПУ, включают 1,4-бутандиол (BDO), 1,4-бис(2-гидроксиэтокси)бензол (HQEE), 1,4-циклогександиметанол (CHDM), п-фенилдиметилгликоль (PXG) и т. д.

Модификационное применение ТПУ в качестве упрочнителя

Чтобы снизить себестоимость продукции и получить дополнительные характеристики, полиуретановые термопластичные эластомеры можно использовать в качестве обычно используемых упрочнителей для придания жесткости различным термопластичным и модифицированным резиновым материалам.

Благодаря высокой полярности полиуретан может быть совместим с полярными смолами или каучуками, такими как хлорированный полиэтилен (ХПЭ), который можно использовать для изготовления медицинских изделий; Смешивание с АБС может заменить в использовании инженерные термопласты; При использовании в сочетании с поликарбонатом (ПК) он обладает такими свойствами, как маслостойкость, топливостойкость и ударопрочность, и может использоваться для изготовления кузовов автомобилей; В сочетании с полиэстером можно повысить его прочность; Кроме того, он может быть хорошо совместим с ПВХ, полиоксиметиленом или ПВДХ; Полиэфирный полиуретан хорошо совместим с 15%-ным нитрильным каучуком или 40%-ной смесью нитрильного каучука и ПВХ; Полиэфирный полиуретан также может быть хорошо совместим с клеем из смеси нитрильного каучука и поливинилхлорида, содержащим 40%; Он также может быть совместим с сополимерами акрилонитрила и стирола (SAN); Он может образовывать структуры взаимопроникающей сети (ВПС) с реакционноспособными полисилоксанами. Подавляющее большинство вышеупомянутых смесевых клеев уже официально произведено.

В последние годы в ТПУ в Китае проводится все больше исследований по ужесточению ПОМ. Смешение ТПУ и ПОМ не только улучшает термостойкость и механические свойства ТПУ, но и значительно повышает прочность ПОМ. Некоторые исследователи показали, что при испытаниях на растяжение по сравнению с матрицей ПОМ сплав ПОМ с ТПУ перешел от хрупкого разрушения к пластическому разрушению. Добавление TPU также наделяет POM памятью формы. Кристаллическая область ПОМ служит фиксированной фазой сплава с памятью формы, а аморфная область аморфного ТПУ и ПОМ служит обратимой фазой. Когда температура реакции восстановления составляет 165 ℃, а время восстановления составляет 120 секунд, степень восстановления сплава достигает более 95%, а эффект восстановления является лучшим.

ТПУ трудно совместим с неполярными полимерными материалами, такими как полиэтилен, полипропилен, этиленпропиленовый каучук, бутадиеновый каучук, изопреновый каучук или порошок резиновых отходов, и его нельзя использовать для производства композитов с хорошими характеристиками. Поэтому для последнего часто используются такие методы обработки поверхности, как плазма, коронный разряд, влажная химия, грунтовка, пламя или химически активный газ. Например, компания American Air Products and Chemicals провела обработку поверхности активным газом F2/O2 мелкодисперсного порошка полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы с молекулярной массой 3-5 миллионов и добавила его к полиуретановому эластомеру в соотношении 10. %, что может значительно улучшить его модуль упругости при изгибе, прочность на разрыв и износостойкость. Обработка поверхности активным газом F2/O2 также может быть применена к направленно вытянутым коротким волокнам длиной 6-35 мм, что может улучшить жесткость и ударную вязкость композитного материала.

Каковы области применения ТПУ?

В 1958 году компания Goodrich Chemical Company (теперь переименованная в Lubrizol) впервые зарегистрировала торговую марку TPU Estane. За последние 40 лет в мире появилось более 20 торговых марок, и каждая марка имеет несколько серий продукции. В настоящее время основными производителями сырья для ТПУ в мире являются: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding и др.

Будучи превосходным эластомером, ТПУ предлагает широкий спектр последующей продукции, которая широко используется в предметах первой необходимости, спортивных товарах, игрушках, декоративных материалах и других областях. Ниже приведены несколько примеров.

① Материалы обуви

ТПУ в основном используется для изготовления обуви из-за его превосходной эластичности и износостойкости. Обувные изделия, содержащие ТПУ, гораздо удобнее носить, чем обычные обувные изделия, поэтому они более широко используются в высококачественной обуви, особенно в некоторых видах спортивной обуви и повседневной обуви.

② Шланги

Благодаря своей мягкости, хорошей прочности на разрыв, ударной вязкости и устойчивости к высоким и низким температурам, шланги ТПУ широко используются в Китае в качестве газовых и масляных шлангов для механического оборудования, такого как самолеты, танки, автомобили, мотоциклы и станки.

③ Кабель

ТПУ обеспечивает сопротивление разрыву, износостойкость и характеристики изгиба, при этом устойчивость к высоким и низким температурам является ключом к характеристикам кабеля. Таким образом, на китайском рынке в современных кабелях, таких как кабели управления и силовые кабели, используются ТПУ для защиты материалов покрытия сложных конструкций кабелей, и их применение становится все более распространенным.

④ Медицинские приборы

ТПУ представляет собой безопасный, стабильный и высококачественный материал-заменитель ПВХ, который не содержит фталатов и других химических вредных веществ и мигрирует в кровь или другие жидкости в медицинском катетере или медицинской сумке, вызывая побочные эффекты. Более того, специально разработанные ТПУ для экструзии и литья под давлением можно легко использовать после небольшой доработки существующего оборудования для производства ПВХ.

⑤ Транспортные средства и другие транспортные средства

Путем экструзии и покрытия обеих сторон нейлоновой ткани полиуретановым термопластичным эластомером можно изготовить надувные боевые штурмовые плоты и разведывательные плоты, вмещающие от 3 до 15 человек, с гораздо лучшими характеристиками, чем надувные плоты из вулканизированной резины; Полиуретановый термопластичный эластомер, армированный стекловолокном, можно использовать для изготовления компонентов кузова, таких как формованные детали с обеих сторон самого автомобиля, дверные обшивки, бамперы, антифрикционные полосы и решетки.