Termoplastik poliüretan elastomer nedir?

Termoplastik poliüretan elastomer nedir?

Poliüretan elastomer çeşitli poliüretan sentetik malzemelerdir (diğer çeşitler poliüretan köpük, poliüretan yapıştırıcı, poliüretan kaplama ve poliüretan elyaf anlamına gelir) ve Termoplastik poliüretan elastomer üç tip poliüretan elastomerden biridir. İnsanlar buna genellikle TPU (poliüretan elastomer) adını verir. diğer iki ana poliüretan elastomer türü, CPU olarak kısaltılan dökme poliüretan elastomerler ve MPU olarak kısaltılan karışık poliüretan elastomerlerdir.

TPU, ısıtılarak plastikleştirilebilen ve solvent ile çözülebilen bir tür poliüretan elastomerdir. CPU ve MPU ile karşılaştırıldığında TPU'nun kimyasal yapısında çok az kimyasal çapraz bağlanma bulunur veya hiç yoktur. Moleküler zinciri temel olarak doğrusaldır ancak belirli miktarda fiziksel çapraz bağlanma vardır. Bu, yapısı çok karakteristik olan Termoplastik poliüretan elastomerdir.

TPU'nun yapısı ve sınıflandırılması

Termoplastik poliüretan elastomer bir (AB) blok doğrusal polimerdir. A, uzun zincir adı verilen, yüksek molekül ağırlığına sahip bir polimer poliolü (ester veya polieter, molekül ağırlığı 1000~6000) temsil eder; B, kısa zincir adı verilen, 2-12 düz zincirli karbon atomu içeren bir diolü temsil eder.

Termoplastik poliüretan elastomerin yapısında, TPU'nun uzayabilirliğe sahip olmasını sağlayan esneklik ve yumuşaklık özelliklerine sahip olan A segmentine yumuşak segment adı verilir; B segmenti ile izosiyanat arasındaki reaksiyon sonucu oluşan üretan zincirine hem sert hem de sert özelliklere sahip olan sert segment adı verilir. A ve B segmentlerinin oranı ayarlanarak farklı fiziksel ve mekanik özelliklere sahip TPU ürünler yapılır.

Yumuşak segment yapısına göre sırasıyla ester grubu, eter grubu veya büten grubu içeren polyester tipi, polieter tipi ve bütadien tipine ayrılabilir. Sert segment yapısına göre sırasıyla etilen glikol zincir uzatıcılardan veya diamin zincir uzatıcılardan elde edilen üretan tipi ve üretan üre tipine ayrılabilir. Ortak sınıflandırma polyester tipi ve polieter tipine ayrılmıştır.

TPU sentezinin hammaddeleri nelerdir?

(1) Polimer Diol

TPU elastomerinde molekül ağırlığı 500 ila 4000 arasında değişen makromoleküler diol ve çift işlevli gruplar, içeriği %50 ila %80 olan TPU'nun fiziksel ve kimyasal özelliklerinde belirleyici rol oynar.

TPU elastomeri için uygun polimer Diol, polyester ve polieter olarak ayrılabilir: polyester, politetrametilen Adipik asit glikol (PBA) ε PCL, PHC'yi içerir; Polieterler arasında polioksipropilen eter glikol (PPG), tetrahidrofuran polieter glikol (PTMG) vb. yer alır.

(2) Diizosiyanat

Molekül ağırlığı küçüktür ancak işlevi olağanüstüdür; bu, yalnızca yumuşak segment ile sert segmenti birleştirme rolünü oynamakla kalmaz, aynı zamanda TPU'ya çeşitli iyi fiziksel ve mekanik özellikler kazandırır. TPU'ya uygulanabilen diizosiyanatlar şunlardır: Metilen difenil diizosiyanat (MDI), metilen bis (-4-sikloheksil izosiyanat) (HMDI), p-fenildiizosiyanat (PPDI), 1,5-naftalen diizosiyanat (NDI), p-fenildimetil diizosiyanat ( PXDI), vb.

(3) Zincir uzatıcı

Küçük moleküler Diol'e ait, 100 ~ 350 moleküler ağırlığa sahip zincir genişletici, küçük moleküler ağırlık, açık zincir yapısı ve ikame grubu yok, TPU'nun yüksek sertliğini ve yüksek skaler ağırlığını elde etmeye yardımcı olur. TPU için uygun zincir genişleticiler arasında 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis(2-hidroksietoksi) benzen (HQEE), 1,4-sikloheksandimetanol (CHDM), p-fenildimetilglikol (PXG) vb. yer alır.

Sertleştirici Ajan Olarak TPU'nun Modifikasyon Uygulaması

Ürün maliyetlerini azaltmak ve ek performans elde etmek amacıyla poliüretan termoplastik elastomerler, çeşitli termoplastik ve modifiye kauçuk malzemeleri sertleştirmek için yaygın olarak kullanılan sertleştirici maddeler olarak kullanılabilir.

Yüksek polaritesi nedeniyle poliüretan, tıbbi ürünlerin yapımında kullanılabilen klorlu polietilen (CPE) gibi polar reçineler veya kauçuklarla uyumlu olabilir; ABS ile harmanlamak, mühendislik termoplastiklerinin yerini alabilir; Polikarbonat (PC) ile birlikte kullanıldığında yağ direnci, yakıt direnci ve darbe direnci gibi özelliklere sahiptir ve araba gövdelerinin yapımında kullanılabilir; Polyester ile birleştirildiğinde dayanıklılığı artırılabilir; Ayrıca PVC, Polioksimetilen veya PVDC ile de uyumlu olabilir; Polyester poliüretan %15 Nitril kauçuk veya %40 nitril kauçuk/PVC karışımıyla iyi uyumlu olabilir; Polieter poliüretan ayrıca %40 nitril kauçuk/polivinil klorür karışımı yapıştırıcıyla da uyumlu olabilir; Ayrıca akrilonitril stiren (SAN) kopolimerleriyle de uyumlu olabilir; Reaktif polisiloksanlarla iç içe geçmiş ağ (IPN) yapıları oluşturabilir. Yukarıda bahsedilen harmanlanmış yapıştırıcıların büyük çoğunluğu zaten resmi olarak üretilmiştir.

Son yıllarda Çin'de POM'un TPU ile sertleştirilmesine yönelik araştırmalar giderek artıyor. TPU ve POM'un harmanlanması yalnızca TPU'nun yüksek sıcaklık direncini ve mekanik özelliklerini geliştirmekle kalmaz, aynı zamanda POM'u önemli ölçüde güçlendirir. Bazı araştırmacılar çekme kırılma testlerinde POM matrisi ile karşılaştırıldığında TPU'lu POM alaşımının gevrek kırılmadan sünek kırılmaya geçiş yaptığını göstermiştir. TPU'nun eklenmesi aynı zamanda POM'a şekil hafızası performansı da kazandırır. POM'un kristal bölgesi, şekil hafızalı alaşımın sabit fazı olarak hizmet ederken, amorf TPU ve POM'un amorf bölgesi, tersinir faz olarak hizmet eder. Geri kazanım tepki sıcaklığı 165 °C ve geri kazanım süresi 120 saniye olduğunda, alaşımın geri kazanım oranı %95'in üzerine çıkar ve geri kazanım etkisi en iyisidir.

TPU'nun polietilen, polipropilen, Etilen propilen kauçuk, bütadien kauçuk, izopren kauçuk veya atık kauçuk tozu gibi polar olmayan polimer malzemelerle uyumlu olması zordur ve iyi performansa sahip kompozitler üretmek için kullanılamaz. Bu nedenle ikincisi için sıklıkla plazma, korona, ıslak kimya, astar, alev veya reaktif gaz gibi yüzey işleme yöntemleri kullanılır. Örneğin American Air Products and Chemicals Company, molekül ağırlığı 3-5 milyon olan ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen ince tozu üzerinde F2/O2 aktif gaz yüzey işlemini gerçekleştirmiş ve poliüretan elastomerine 10 oranında eklemiştir. Eğilme modülünü, çekme mukavemetini ve aşınma direncini önemli ölçüde artırabilen %. F2/O2 aktif gaz yüzey işlemi aynı zamanda 6-35 mm uzunluğa sahip yönsel olarak uzatılmış kısa fiberlere de uygulanabilir, bu da kompozit malzemenin sertliğini ve yırtılma dayanıklılığını geliştirebilir.

TPU'nun uygulama alanları nelerdir?

1958 yılında Goodrich Chemical Company (şimdiki adı Lubrizol olarak değiştirildi) ilk kez TPU markası Estane'yi tescil ettirdi. Son 40 yılda dünya çapında 20'den fazla marka ortaya çıktı ve her markanın çeşitli ürün serileri var. Şu anda dünyadaki ana TPU hammadde üreticileri şunlardır: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, vb.

Mükemmel bir elastomer olan TPU, günlük ihtiyaçlar, spor malzemeleri, oyuncaklar, dekoratif malzemeler ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan geniş bir alt ürün yelpazesine sahiptir. Aşağıda birkaç örnek bulunmaktadır.

① Ayakkabı malzemeleri

TPU, mükemmel esnekliği ve aşınma direnci nedeniyle esas olarak ayakkabı malzemeleri için kullanılır. TPU içeren ayakkabı ürünleri, normal ayakkabı ürünlerine göre çok daha rahat giyilir, bu nedenle üst düzey ayakkabı ürünlerinde, özellikle bazı spor ayakkabılarda ve gündelik ayakkabılarda daha yaygın olarak kullanılırlar.

② Hortumlar

Yumuşaklığı, iyi çekme mukavemeti, darbe mukavemeti ve yüksek ve düşük sıcaklıklara dayanıklılığı nedeniyle TPU hortumları Çin'de uçak, tank, otomobil, motosiklet ve takım tezgahları gibi mekanik ekipmanlar için gaz ve yağ hortumları olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

③ Kablo

TPU yırtılma direnci, aşınma direnci ve bükülme özellikleri sağlar; 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'ları kullanıyor ve uygulamaları giderek yaygınlaşıyor.

④ Tıbbi cihazlar

TPU, Ftalat ve diğer zararlı kimyasal maddeleri içermeyecek ve tıbbi kateter veya tıbbi torba içinde kana veya diğer sıvılara geçerek yan etkilere neden olacak, güvenli, sağlam ve yüksek kaliteli bir PVC ikame malzemesidir. Üstelik özel olarak geliştirilen ekstrüzyon sınıfı ve enjeksiyon sınıfı TPU, mevcut PVC ekipmanlarında küçük bir hata ayıklama ile rahatlıkla kullanılabilir.

⑤ Taşıtlar ve diğer ulaşım araçları

Naylon kumaşın her iki tarafının poliüretan termoplastik elastomer ile ekstrüde edilmesi ve kaplanmasıyla, vulkanize kauçuk şişirilebilir sallardan çok daha iyi performansa sahip, şişirilebilir savaş saldırı salları ve 3-15 kişi taşıyan keşif salları yapılabilir; Cam elyafı ile güçlendirilmiş poliüretan termoplastik elastomer, arabanın her iki tarafındaki kalıplanmış parçalar, kapı kaplamaları, tamponlar, sürtünme önleyici şeritler ve ızgaralar gibi gövde bileşenlerinin yapımında kullanılabilir.