1958 yılında Goodrich Kimya Şirketi (şimdiki adıyla Lubrizol), TPU markası Estane'yi ilk kez tescil ettirdi. Son 40 yılda, dünya çapında 20'den fazla marka adı ortaya çıktı ve her markanın birkaç ürün serisi bulunuyor. Şu anda TPU hammadde üreticileri arasında başlıca BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Kimya Grubu, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Kimya vb. yer almaktadır.
1. TPU Kategorisi
Yumuşak segment yapısına göre, sırasıyla ester grubu, eter grubu veya büten grubu içeren polyester tipi, polieter tipi ve bütadien tipi olmak üzere üç gruba ayrılabilir.
Sert segment yapısına göre, etilen glikol zincir uzatıcılarından veya diamin zincir uzatıcılarından elde edilen üretan tipi ve üretan üre tipi olmak üzere ikiye ayrılabilir. Yaygın sınıflandırma ise polyester tipi ve polieter tipi olarak yapılır.
Çapraz bağlamanın varlığına veya yokluğuna göre saf termoplastik ve yarı termoplastik olarak ikiye ayrılabilir.
Birincisi tamamen doğrusal bir yapıya sahiptir ve çapraz bağ içermez; ikincisi ise allofanik asit esteri gibi az miktarda çapraz bağ içerir.
Nihai ürünlerin kullanım amacına göre profilli parçalar (çeşitli makine elemanları), borular (kılıflar, çubuk profiller), filmler (levhalar, ince plakalar), yapıştırıcılar, kaplamalar, lifler vb. olarak sınıflandırılabilirler.
2. TPU Sentezi
TPU, moleküler yapısı bakımından poliüretan grubuna aittir. Peki, nasıl bir araya geldi?
Farklı sentez süreçlerine göre, esas olarak kütle polimerizasyonu ve çözelti polimerizasyonu olmak üzere ikiye ayrılır.
Toplu polimerizasyonda, ön reaksiyonun varlığına veya yokluğuna bağlı olarak ön polimerizasyon yöntemi ve tek adımlı yöntem olmak üzere ikiye ayrılabilir:
Önpolimerizasyon yöntemi, TPU üretmek için zincir uzatması eklenmeden önce diizosiyanatın belirli bir süre boyunca makromoleküler dioller ile reaksiyona sokulmasını içerir;
Tek aşamalı yöntem, TPU oluşturmak için makromoleküler diollerin, diizosiyanatların ve zincir uzatıcıların eş zamanlı olarak karıştırılmasını ve reaksiyona sokulmasını içerir.
Çözelti polimerizasyonu, öncelikle diizosiyanatın bir çözücüde çözülmesini, ardından belirli bir süre reaksiyona girmesi için makromoleküler diollerin eklenmesini ve son olarak TPU oluşturmak için zincir uzatıcıların eklenmesini içerir.
TPU'nun yumuşak segmentinin türü, moleküler ağırlığı, sert veya yumuşak segment içeriği ve TPU agregasyon durumu, TPU'nun yoğunluğunu etkileyebilir; yoğunluğu yaklaşık 1,10-1,25 arasındadır ve diğer kauçuk ve plastiklerle karşılaştırıldığında önemli bir fark yoktur.
Aynı sertlikte, polieter tipi TPU'nun yoğunluğu polyester tipi TPU'ya göre daha düşüktür.
3. TPU'nun İşlenmesi
TPU parçacıklarının nihai ürünü oluşturması için çeşitli işlemler gereklidir; TPU işlemesinde esas olarak eritme ve çözelti yöntemleri kullanılır.
Ergitme işlemi, karıştırma, haddeleme, ekstrüzyon, şişirme kalıplama ve kalıplama gibi plastik endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir işlemdir;
Çözelti işleme, parçacıkların bir çözücü içinde çözülmesi veya doğrudan bir çözücü içinde polimerleştirilmesi yoluyla bir çözelti hazırlanması ve ardından kaplama, eğirme vb. işlemlerin yapılması sürecidir.
TPU'dan üretilen nihai ürün genellikle vulkanizasyon çapraz bağlama reaksiyonu gerektirmez, bu da üretim döngüsünü kısaltabilir ve atık malzemeleri geri dönüştürebilir.
4. TPU'nun Performansı
TPU, yüksek modül, yüksek mukavemet, yüksek uzama ve elastikiyete, mükemmel aşınma direncine, yağ direncine, düşük sıcaklık direncine ve yaşlanma direncine sahiptir.
TPU'nun önemli avantajları arasında yüksek çekme dayanımı, yüksek uzama ve düşük uzun vadeli sıkıştırma kalıcı deformasyon oranı yer almaktadır.
XiaoU, TPU'nun mekanik özelliklerini, çekme dayanımı ve uzama, esneklik, sertlik gibi yönlerden detaylı olarak ele alacaktır.
Yüksek çekme dayanımı ve yüksek uzama
TPU mükemmel çekme dayanımına ve uzama özelliğine sahiptir. Aşağıdaki şekildeki verilerden de görülebileceği gibi, polieter tipi TPU'nun çekme dayanımı ve uzama özellikleri, polivinil klorür plastik ve kauçuğa göre çok daha iyidir.
Ayrıca TPU, işleme sırasında çok az veya hiç katkı maddesi eklenmeden gıda endüstrisinin gereksinimlerini karşılayabilir; bu da PVC ve kauçuk gibi diğer malzemeler için elde edilmesi zor bir durumdur.
Esneklik sıcaklığa karşı çok hassastır.
TPU'nun esnekliği, deformasyon gerilimi ortadan kalktıktan sonra orijinal durumuna ne kadar hızlı döndüğünü ifade eder ve deformasyon geri çekme işinin, deformasyonu üretmek için gereken işe oranı olarak ifade edilen geri kazanım enerjisi olarak tanımlanır. Bu, elastik bir cismin dinamik modülü ve iç sürtünmesinin bir fonksiyonudur ve sıcaklığa karşı çok hassastır.
Geri tepme, belirli bir sıcaklığa kadar sıcaklık düşüşüyle azalır ve ardından esneklik hızla tekrar artar. Bu sıcaklık, makromoleküler diolün yapısı tarafından belirlenen yumuşak segmentin kristalleşme sıcaklığıdır. Polieter tipi TPU, polyester tipi TPU'dan daha düşüktür. Kristalleşme sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda, elastomer çok sertleşir ve esnekliğini kaybeder. Bu nedenle, esneklik, sert bir metal yüzeyinden geri tepmeye benzer.
Sertlik aralığı Shore A60-D80'dir.
Sertlik, bir malzemenin deformasyona, çizilmeye ve aşınmaya karşı direncini gösteren bir özelliktir.
TPU'nun sertliği genellikle Shore A ve Shore D sertlik test cihazları kullanılarak ölçülür; Shore A daha yumuşak TPU'lar için, Shore D ise daha sert TPU'lar için kullanılır.
TPU'nun sertliği, yumuşak ve sert zincir segmentlerinin oranının ayarlanmasıyla düzenlenebilir. Bu nedenle TPU, kauçuk ve plastiğin sertliğini kapsayan, Shore A60-D80 arasında nispeten geniş bir sertlik aralığına sahiptir ve tüm sertlik aralığı boyunca yüksek elastikiyet gösterir.
Sertlik değiştikçe, TPU'nun bazı özellikleri de değişebilir. Örneğin, TPU'nun sertliğinin artması, çekme modülü ve yırtılma mukavemetinde artış, rijitlik ve basınç gerilimi (yük kapasitesi) artışı, uzamada azalma, yoğunluk ve dinamik ısı üretiminde artış ve çevresel dirençte artış gibi performans değişikliklerine yol açacaktır.
5. TPU'nun Uygulamaları
Mükemmel bir elastomer olan TPU, geniş bir ürün yelpazesine sahip olup günlük ihtiyaç maddeleri, spor malzemeleri, oyuncaklar, dekoratif malzemeler ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ayakkabı malzemeleri
TPU, mükemmel esnekliği ve aşınma direnci nedeniyle ağırlıklı olarak ayakkabı malzemelerinde kullanılır. TPU içeren ayakkabı ürünleri, normal ayakkabılara göre çok daha rahat giyilir, bu nedenle özellikle bazı spor ayakkabılar ve günlük ayakkabılar olmak üzere üst düzey ayakkabı ürünlerinde daha yaygın olarak kullanılır.
hortum
Yumuşaklığı, iyi çekme dayanımı, darbe dayanımı ve yüksek ve düşük sıcaklıklara karşı direnci nedeniyle TPU hortumlar, Çin'de uçaklar, tanklar, otomobiller, motosikletler ve takım tezgahları gibi mekanik ekipmanlar için gaz ve yağ hortumu olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
kablo
TPU, yırtılma direnci, aşınma direnci ve bükülme özellikleri sunarken, yüksek ve düşük sıcaklık direnci kablo performansının anahtarıdır. Bu nedenle Çin pazarında, kontrol kabloları ve güç kabloları gibi gelişmiş kablolar, karmaşık kablo tasarımlarının kaplama malzemelerini korumak için TPU kullanmaktadır ve uygulamaları giderek yaygınlaşmaktadır.
Tıbbi cihazlar
TPU, ftalat ve diğer zararlı kimyasal maddeler içermeyen, güvenli, kararlı ve yüksek kaliteli bir PVC alternatifi malzemedir. Tıbbi kateter veya tıbbi torbadaki kana veya diğer sıvılara geçerek yan etkilere neden olmaz. Ayrıca, özel olarak geliştirilmiş ekstrüzyon ve enjeksiyon sınıfı bir TPU'dur.
film
TPU film, TPU granüler malzemeden haddeleme, döküm, üfleme ve kaplama gibi özel işlemlerle üretilen ince bir filmdir. Yüksek mukavemeti, aşınma direnci, iyi esnekliği ve hava koşullarına dayanıklılığı nedeniyle TPU filmler, endüstri, ayakkabı malzemeleri, giyim aksesuarları, otomotiv, kimya, elektronik, tıp ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yayın tarihi: 05 Şubat 2020