Que é o elastómero de poliuretano termoplástico?

Que é o elastómero de poliuretano termoplástico?

O elastómero de poliuretano é unha variedade de materiais sintéticos de poliuretano (outras variedades refírense a escuma de poliuretano, adhesivo de poliuretano, revestimento de poliuretano e fibra de poliuretano), e o elastómero de poliuretano termoplástico é un dos tres tipos de elastómero de poliuretano. outros dous tipos principais de elastómeros de poliuretano son elastómeros de poliuretano fundidos, abreviados como CPU, e elastómeros de poliuretano mixtos, abreviados como MPU).

O TPU é un tipo de elastómero de poliuretano que se pode plastificar por quecemento e disolverse mediante disolvente. En comparación coa CPU e o MPU, o TPU ten pouca ou ningunha reticulación química na súa estrutura química. A súa cadea molecular é basicamente lineal, pero hai unha certa cantidade de entrecruzamento físico. Este é o elastómero de poliuretano termoplástico que ten unha estrutura moi característica.

Estrutura e clasificación de TPU

O elastómero de poliuretano termoplástico é un polímero lineal de bloques (AB). A representa un polímero poliol (éster ou poliéter, peso molecular de 1000~6000) con alto peso molecular, chamado cadea longa; B representa un diol que contén 2-12 átomos de carbono de cadea recta, chamado cadea curta.

Na estrutura do elastómero de poliuretano termoplástico, o segmento A chámase segmento brando, que ten as características de flexibilidade e suavidade, facendo que o TPU teña extensibilidade; A cadea de uretano xerada pola reacción entre o segmento B e o isocianato chámase segmento duro, que ten propiedades tanto ríxidas como duras. Ao axustar a relación dos segmentos A e B, fanse produtos de TPU con diferentes propiedades físicas e mecánicas.

Segundo a estrutura do segmento brando, pódese dividir en tipo de poliéster, tipo de poliéter e tipo butadieno, que conteñen respectivamente un grupo éster, un grupo éter ou un grupo buteno. Segundo a estrutura do segmento duro, pódese dividir en tipo de uretano e tipo urea de uretano, que se obteñen respectivamente a partir de extensores de cadea de etilenglicol ou extensores de cadea de diamina. A clasificación común divídese en tipo de poliéster e tipo de poliéter.

Cales son as materias primas para a síntese de TPU?

(1) Diol de polímero

O diol macromolecular cun peso molecular que vai de 500 a 4000 e grupos bifuncionais, cun contido de 50% a 80% en elastómero de TPU, xoga un papel decisivo nas propiedades físicas e químicas do TPU.

O polímero Diol axeitado para elastómero TPU pódese dividir en poliéster e poliéter: o poliéster inclúe politetrametileno ácido adípico glicol (PBA) ε PCL, PHC; Os poliéteres inclúen polioxipropileno éter glicol (PPG), tetrahidrofurano poliéter glicol (PTMG), etc.

(2) Diisocianato

O peso molecular é pequeno, pero a función é excelente, que non só desempeña o papel de conectar o segmento brando e o segmento duro, senón que tamén dota ao TPU de varias boas propiedades físicas e mecánicas. Os diisocianatos aplicables ao TPU son: diisocianato de metileno difenil (MDI), bis (isocianato de -4-ciclohexilo) (HMDI), diisocianato de p-fenil (PPDI), diisocianato de 1,5-naftaleno (NDI), diisocianato de p-fenildimetil ( PXDI), etc.

(3) Extensor de cadea

O extensor de cadea cun peso molecular de 100 ~ 350, pertencente a un diol molecular pequeno, un peso molecular pequeno, unha estrutura de cadea aberta e ningún grupo substituínte é propicio para obter unha alta dureza e un alto peso escalar de TPU. Os extensores de cadea axeitados para TPU inclúen 1,4-butanodiol (BDO), 1,4-bis (2-hidroxietoxi) benceno (HQEE), 1,4-ciclohexanedimetanol (CHDM), p-fenildimetilglicol (PXG), etc.

Aplicación de modificación de TPU como axente de endurecemento

Co fin de reducir os custos do produto e obter un rendemento adicional, pódense usar elastómeros termoplásticos de poliuretano como axentes de endurecemento de uso común para endurecer diversos materiais termoplásticos e de caucho modificado.

Pola súa alta polaridade, o poliuretano pode ser compatible con resinas polares ou cauchos, como o polietileno clorado (CPE), que se pode utilizar para fabricar produtos médicos; A mestura con ABS pode substituír os termoplásticos de enxeñería para o seu uso; Cando se usa en combinación co policarbonato (PC), ten propiedades como resistencia ao aceite, resistencia ao combustible e resistencia ao impacto, e pódese usar para facer carrocerías de coches; Cando se combina con poliéster, pódese mellorar a súa dureza; Ademais, pode ser ben compatible con PVC, Polioximetileno ou PVDC; O poliuretano de poliéster pode ser ben compatible con 15% de caucho nitrilo ou 40% de mestura de caucho nitrilo/PVC; O poliuretano de poliéter tamén pode ser ben compatible co adhesivo de mestura de caucho nitrilo/cloruro de polivinilo ao 40%; Tamén pode ser co-compatible con copolímeros de acrilonitrilo estireno (SAN); Pode formar estruturas de redes interpenetrantes (IPN) con polisiloxanos reactivos. A gran maioría dos adhesivos mesturados anteriormente mencionados xa foron producidos oficialmente.

Nos últimos anos, houbo unha investigación cada vez maior sobre o endurecemento do POM por TPU en China. A mestura de TPU e POM non só mellora a resistencia ás altas temperaturas e as propiedades mecánicas do TPU, senón que tamén endurece significativamente o POM. Algúns investigadores demostraron que nas probas de rotura por tracción, en comparación coa matriz POM, a aliaxe POM con TPU pasou de fractura fráxil a fractura dúctil. A adición de TPU tamén dota a POM dun rendemento de memoria de forma. A rexión cristalina do POM serve como fase fixa da aliaxe con memoria de forma, mentres que a rexión amorfa do TPU amorfo e do POM serve como fase reversible. Cando a temperatura de resposta de recuperación é de 165 ℃ e o tempo de recuperación é de 120 segundos, a taxa de recuperación da aliaxe supera o 95% e o efecto de recuperación é o mellor.

O TPU é difícil de ser compatible con materiais poliméricos non polares como polietileno, polipropileno, caucho etileno propileno, caucho butadieno, caucho isopreno ou caucho residual en po, e non se pode usar para producir compostos con bo rendemento. Polo tanto, para estes últimos adoitan empregarse métodos de tratamento de superficies como plasma, coroa, química húmida, imprimación, chama ou gas reactivo. Por exemplo, a American Air Products and Chemicals Company levou a cabo un tratamento superficial de gas activo F2/O2 en po fino de polietileno de peso molecular ultra alto cun peso molecular de 3-5 millóns, e engadiuno a elastómero de poliuretano nunha proporción de 10. %, que pode mellorar significativamente o seu módulo de flexión, resistencia á tracción e resistencia ao desgaste. E o tratamento de superficie de gas activo F2/O2 tamén se pode aplicar ás fibras curtas alongadas direccionalmente cunha lonxitude de 6-35 mm, o que pode mellorar a rixidez e a resistencia á rotura do material composto.

Cales son as áreas de aplicación de TPU?

En 1958, Goodrich Chemical Company (agora rebautizada como Lubrizol) rexistrou a marca de TPU Estane por primeira vez. Nos últimos 40 anos, houbo máis de 20 marcas en todo o mundo, e cada marca ten varias series de produtos. Na actualidade, os principais fabricantes de materias primas de TPU no mundo son: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

Como un excelente elastómero, o TPU ten unha ampla gama de produtos posteriores, que son amplamente utilizados en necesidades diarias, artigos deportivos, xoguetes, materiais decorativos e outros campos. Abaixo amósanse algúns exemplos.

① Materiais de calzado

O TPU úsase principalmente para materiais de calzado debido á súa excelente elasticidade e resistencia ao desgaste. Os produtos de calzado que conteñen TPU son moito máis cómodos de levar que os produtos de calzado habituais, polo que úsanse máis nos produtos de calzado de gama alta, especialmente nalgúns zapatos deportivos e casual.

② Mangueiras

Debido á súa suavidade, boa resistencia á tracción, resistencia ao impacto e resistencia a altas e baixas temperaturas, as mangueiras de TPU son amplamente utilizadas en China como mangueiras de gas e aceite para equipos mecánicos como avións, tanques, automóbiles, motocicletas e máquinas-ferramentas.

③ Cable

O TPU proporciona resistencia á rotura, resistencia ao desgaste e características de flexión, sendo a resistencia a altas e baixas temperaturas a clave para o rendemento do cable. Así, no mercado chinés, os cables avanzados como os cables de control e os cables de alimentación usan TPU para protexer os materiais de revestimento de deseños de cables complexos, e as súas aplicacións están cada vez máis estendidas.

④ Dispositivos médicos

O TPU é un material substituto de PVC seguro, estable e de alta calidade, que non conterá ftalatos e outras substancias químicas nocivas e migrará ao sangue ou a outros líquidos do catéter médico ou da bolsa médica para causar efectos secundarios. Ademais, o TPU de grao de extrusión e de inxección especialmente desenvolvido pódese usar facilmente cunha pequena depuración nos equipos de PVC existentes.

⑤ Vehículos e outros medios de transporte

Ao extrudir e recubrir os dous lados do tecido de nailon con elastómero termoplástico de poliuretano, pódense fabricar balsas de combate infláveis ​​e balsas de recoñecemento que transportan de 3 a 15 persoas, cun rendemento moito mellor que as balsas infláveis ​​de goma vulcanizada; O elastómero termoplástico de poliuretano reforzado con fibra de vidro pódese usar para fabricar compoñentes da carrocería, como pezas moldeadas a ambos os dous lados do propio coche, revestimentos de portas, parachoques, tiras antifricción e reixas.