Termoplastik poliüretan elastomer nedir?

Termoplastik poliüretan elastomer nedir?

Poliüretan elastomer, çeşitli poliüretan sentetik malzemelerdir (diğer çeşitler poliüretan köpük, poliüretan yapıştırıcı, poliüretan kaplama ve poliüretan elyafı ifade eder) ve termoplastik poliüretan elastomer, üç tip poliüretan elastomerden biridir. İnsanlar buna genellikle TPU der (diğer iki ana poliüretan elastomer türü döküm poliüretan elastomerler, kısaca CPU ve karışık poliüretan elastomerler, kısaca MPU'dur).

TPU, ısıtılarak plastikleştirilebilen ve çözücü ile çözülebilen bir tür poliüretan elastomerdir. TPU, CPU ve MPU ile karşılaştırıldığında kimyasal yapısında çok az veya hiç kimyasal çapraz bağlamaya sahip değildir. Moleküler zinciri temelde doğrusaldır, ancak belirli miktarda fiziksel çapraz bağlama vardır. Bu, yapı olarak çok karakteristik olan Termoplastik poliüretan elastomeridir.

TPU'nun yapısı ve sınıflandırılması

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

Termoplastik poliüretan elastomerin yapısında, A segmenti yumuşak segment olarak adlandırılır ve esneklik ve yumuşaklık özelliklerine sahiptir, bu da TPU'nun genişletilebilir olmasını sağlar; B segmenti ve izosiyanat arasındaki reaksiyonla oluşan üretan zinciri sert segment olarak adlandırılır ve hem sert hem de rijit özelliklere sahiptir. A ve B segmentlerinin oranı ayarlanarak farklı fiziksel ve mekanik özelliklere sahip TPU ürünleri yapılır.

Yumuşak segment yapısına göre, sırasıyla ester grubu, eter grubu veya büten grubu içeren polyester tipi, polieter tipi ve bütadien tipi olarak ayrılabilir. Sert segment yapısına göre, sırasıyla etilen glikol zincir uzatıcılarından veya diamin zincir uzatıcılarından elde edilen üretan tipi ve üretan üre tipi olarak ayrılabilir. Yaygın sınıflandırma, polyester tipi ve polieter tipi olarak ayrılır.

TPU sentezinde kullanılan hammaddeler nelerdir?

(1) Polimer Diol

TPU elastomerinin içeriğinde %50-80 oranında bifonksiyonel gruplar ve molekül ağırlığı 500-4000 arasında değişen makromoleküler diol, TPU’nun fiziksel ve kimyasal özelliklerinde belirleyici rol oynamaktadır.

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

(2) Diizosiyanat

Moleküler ağırlığı küçüktür ancak işlevi olağanüstüdür, bu yalnızca yumuşak segmenti ve sert segmenti bağlama 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-siklohekzil izosiyanat) (HMDI), p-fenildiizosiyanat (PPDI), 1,5-naftalin diizosiyanat (NDI), p-fenildimetil diizosiyanat (PXDI), vb.

(3) Zincir uzatıcı

Küçük moleküler Diol'e ait, moleküler ağırlığı 100~350 olan, küçük moleküler ağırlıklı, açık zincir yapılı ve hiçbir ikame edici grubu olmayan zincir uzatıcı, TPU'nun yüksek sertliğini ve yüksek skaler ağırlığını elde etmeye elverişlidir. TPU için uygun zincir uzatıcılar arasında 1,4-bütanediol (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzen (HQEE), 1,4-siklohekzandimetanol (CHDM), p-fenildimetilglikol (PXG) vb. bulunur.

TPU'nun Sertleştirici Madde Olarak Modifikasyon Uygulaması

Ürün maliyetlerini düşürmek ve ek performans elde etmek amacıyla, çeşitli termoplastik ve modifiye kauçuk malzemeleri sertleştirmek için yaygın olarak kullanılan sertleştirme maddeleri olarak poliüretan termoplastik elastomerler kullanılabilir.

Yüksek polaritesi nedeniyle poliüretan, tıbbi ürünler yapmak için kullanılabilen klorlu polietilen (CPE) gibi polar reçineler veya kauçuklarla uyumlu olabilir; ABS ile harmanlanarak mühendislik termoplastiklerinin yerini alabilir; Polikarbonat (PC) ile birlikte kullanıldığında, yağ direnci, yakıt direnci ve darbe direnci gibi özelliklere sahiptir ve araba gövdeleri yapmak için kullanılabilir; Polyester ile birleştirildiğinde, tokluğu artırılabilir; Ayrıca, PVC, Polioksimetilen veya PVDC ile iyi uyumlu olabilir; Polyester poliüretan, %15 Nitril kauçuk veya %40 nitril kauçuk/PVC karışımı ile iyi uyumlu olabilir; Polieter poliüretan, %40 nitril kauçuk/polivinil klorür karışımı yapıştırıcı ile de iyi uyumlu olabilir; Akrilonitril stiren (SAN) kopolimerleri ile de uyumlu olabilir; Reaktif polisiloksanlarla birbirine nüfuz eden ağ (IPN) yapıları oluşturabilir. Yukarıda adı geçen karışımlı yapıştırıcıların büyük çoğunluğu resmi olarak üretilmiştir.

Son yıllarda, Çin'de TPU ile POM'un sertleştirilmesi konusunda artan bir araştırma yapılmıştır. TPU ve POM'un harmanlanması, TPU'nun yüksek sıcaklık direncini ve mekanik özelliklerini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda POM'u önemli ölçüde sertleştirir. Bazı araştırmacılar, çekme kırılma testlerinde, POM matrisine kıyasla, TPU'lu POM alaşımının gevrek kırılmadan sünek kırılmaya geçtiğini göstermiştir. TPU'nun eklenmesi, POM'a şekil hafızası performansı da kazandırır. POM'un kristalin bölgesi, şekil hafızalı alaşımın sabit fazı olarak işlev görürken, amorf TPU ve POM'un amorf bölgesi geri dönüşümlü faz olarak işlev görür. Kurtarma tepki sıcaklığı 165 ℃ ve kurtarma süresi 120 saniye olduğunda, alaşımın kurtarma oranı %95'in üzerine çıkar ve kurtarma 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, plazma, korona, Islak kimya, astar, alev veya reaktif gaz gibi yüzey işleme yöntemleri genellikle ikincisi için kullanılır. Örneğin, American Air Products and Chemicals Company, 3-5 milyon moleküler ağırlığa sahip ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen ince toz üzerinde F2/O2 aktif gaz yüzey işlemi gerçekleştirmiş ve bunu %10 oranında poliüretan elastomere eklemiştir; bu, Eğilme modülünü, çekme mukavemetini ve aşınma direncini önemli ölçüde artırabilir. Ve F2/O2 aktif gaz yüzey işlemi, 6-35 mm uzunluğundaki yönlü olarak uzatılmış kısa elyaflara da uygulanabilir; bu, kompozit malzemenin sertliğini ve yırtılma tokluğunu artırabilir.

TPU’nun uygulama alanları nelerdir?

1958 yılında Goodrich Chemical Company (şimdiki adı Lubrizol) TPU markası Estane'yi ilk kez tescil ettirdi. Son 40 yılda dünya çapında 20'den fazla marka ismi oldu ve her markanın birkaç ürün serisi bulunuyor. Şu anda dünyadaki başlıca 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 çok çeşitli alt akış ürünlerine sahiptir. Aşağıda birkaç örnek verilmiştir.

① Ayakkabı malzemeleri

TPU, mükemmel elastikiyeti ve aşınma direnci nedeniyle esas olarak ayakkabı malzemeleri için kullanılır. TPU içeren ayakkabı ürünleri, normal ayakkabı ürünlerine göre giyilmesi çok daha rahattır, bu nedenle özellikle bazı spor ayakkabılar ve günlük ayakkabılar olmak üzere üst düzey ayakkabı ürünlerinde daha yaygın olarak kullanılırlar.

② Hortumlar

Yumuşaklığı, iyi çekme dayanımı, darbe dayanımı ve yüksek ve düşük sıcaklıklara dayanıklılığı nedeniyle TPU hortumlar Çin'de uçak, tank, otomobil, motosiklet ve takım tezgahları gibi mekanik ekipmanlarda gaz ve yağ hortumu olarak yaygın olarak 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 kullanır ve uygulamaları giderek yaygınlaşmaktadır.

④ Tıbbi cihazlar

TPU, Ftalat ve diğer kimyasal zararlı maddeler içermeyen ve tıbbi kateter veya tıbbi çantadaki kana veya diğer sıvılara geçerek yan etkilere neden olacak güvenli, kararlı ve yüksek kaliteli bir PVC ikame malzemesidir. Dahası, özel olarak geliştirilen ekstrüzyon sınıfı ve enjeksiyon sınıfı TPU, mevcut PVC ekipmanında biraz hata ayıklama ile kolayca kullanılabilir.

⑤ Araçlar ve diğer ulaşım araçları

Naylon kumaşın her iki yüzüne poliüretan termoplastik elastomer ekstrüzyonu ve kaplanmasıyla, 3-15 kişi taşıyan şişirilebilir savaş ve keşif botları yapılabilir ve bu botlar vulkanize kauçuktan yapılmış şişirilebilir botlardan çok daha iyi performans gösterir; cam elyafı ile güçlendirilmiş poliüretan termoplastik elastomer ise aracın her iki yüzündeki kalıplanmış parçalar, kapı kaplamaları, tamponlar, sürtünme önleyici şeritler ve ızgaralar gibi gövde parçalarının yapımında kullanılabilir.