Synthese, Veraarbechtung, Leeschtung an Uwendung vun TPU-Materialien

TPU (thermoplastesch Polyurethan)ass eng Zort Polyurethan, déi duerch Erhëtzen plastifizéiere kann a mat Léisungsmëttel opgeléist ka ginn. Am Verglach mat Polyurethan vum Mëschtyp a vum Gosstyp huet thermoplastescht Polyurethan keng oder wéineg chemesch Vernetzung an der chemescher Struktur, a seng Molekülle si grondsätzlech linear, awer et gëtt e gewësse Grad u physikaleschen Austausch.
De Konzept vum sougenannte physikaleschen Austausch, deen 1958 fir d'éischt vum Schollenberger CS proposéiert gouf, bezitt sech op d'Existenz vu reversiblen "Verbindungspunkten" tëscht lineare Polyurethanmolekülketten, wa se Hëtzt oder Léisungsmëttel ausgesat sinn. Et ass eigentlech keng chemesch Vernetzung. Mee et handelt sech ëm eng chemesch Vernetzung. Als Resultat vun dëser physikalescher Vernetzung bilt de Polyurethan eng heterogen morphologesch Strukturtheorie, an d'Waasserstoffbindung vum Polyurethan stäerkt seng Morphologie a mécht en resistent géint méi héich Fiichtegkeet.

Wat ass d'Klassifikatioun vun TPU?

Elo wou mir wëssen, wat en TPU ass, wat sinn seng Klassifikatiounen? Geméiss verschiddene Klassifikatiounsnormen kann TPU vill verschidde Klassifikatiounen hunn.

Zum Beispill, no der Struktur vum mëllen Segment, kann et an Polyester-, Polyether- a Butadien-Typ opgedeelt ginn, déi jeeweileg eng Estergrupp, eng Ethergrupp oder eng Butengrupp enthalen. No der Struktur vum haarde Segment kann et an Urethan- an Urethan-Harnstoff-Typ opgedeelt ginn, déi jeeweileg aus Diol-Kettenverlängerer oder Diamin-Kettenverlängerer gewonnen ginn. Déi üblech Ënnerdeelung ass a Polyester- a Polyether-Typ opgedeelt.
Jee no der Präsenz oder dem Feele vu Vernetzung kann et a reng thermoplastesch a semi-thermoplastesch opgedeelt ginn. Déi éischt ass eng reng linear Struktur ouni Vernetzungsbindungen; déi zweet enthält eng kleng Quantitéit Allophanat an aner Vernetzungsbindungen. Jee no der Notzung vun de fäerdege Produkter kann et a speziell geformt Deeler (verschidden mechanesch Deeler), Päifen (Hüllen, Staangprofiler), Folien (Blecher, Blieder), Klebstoffer, Beschichtungen a Faseren opgedeelt ginn.

Wéi gëtt TPU synthetiséiert

Obwuel et vill Klassifikatioune vun TPU gëtt, gehéieren se all wat d'molekular Struktur ugeet zum Polyurethan. Wéi ass et also zesummekomm? No verschiddene Syntheseprozesser gëtt et haaptsächlech a Massepolymerisatioun a Léisungspolymerisatioun opgedeelt.

Bei der Massepolymerisatioun kann se an d'Prepolymerisatiounsmethod an d'Eenstufsmethod opgedeelt ginn, jee nodeem ob et eng Prereaktioun gëtt: D'Prepolymerisatiounsmethod besteet doran, Diisocyanat mat makromolekularem Diol fir eng gewëssen Zäit ze reagéieren, an dann eng Kettenverlängerung bäizefügen, fir TPU ze produzéieren; Molekular Diolen, Diisoester a Kettenverlängerer ginn gläichzäiteg gemëscht a reagéiert, fir TPU ze bilden.
Léisungspolymerisatioun besteet doran, Diisocyanat als éischt am Léisungsmëttel opzeléisen, dann makromolekularen Diol derbäizefügen, fir datt et eng gewëssen Zäit reagéiert, an zum Schluss Kettenverlängerer derbäizefügen, fir TPU ze generéieren.
Den Typ vum mëllen Segment, d'Molekulargewiicht, den Inhalt vum haarde Segment oder mëllen Segmenter an den Aggregatiounszoustand vum TPU beaflossen d'Dicht vum TPU. D'Dicht läit tëscht 1.10 an 1.25, wat sech net wesentlech vun anere Gummi a Plastik ënnerscheet. Bei der selwechter Härtheet ass d'Dicht vum Polyether-TPU méi niddreg wéi déi vum Polyester-TPU.

Wéi gëtt TPU veraarbecht

TPU-Harz muss veraarbecht ginn, fir fäerdeg Produkter ze maachen, an TPU gëtt haaptsächlech duerch Schmelzmethoden a Léisungsmethoden veraarbecht. Seng molekular Struktur ass e steife Block, deen duerch d'Reaktioun vun Diphenylmethandiisocyanat (MDI) oder Toluoldiisocyanat (TDI) mat engem Kettenverlängerer an Diisocyanat wéi Diphenylmethandiisocyanat (MDI) oder Toluoldiisocyanat (TDI) kritt gëtt. Moleküle a makromolekular Polyole reagéieren ofwiesselnd fir flexibel Segmenter ze bilden.

Schmelzveraarbechtung ass e Prozess, deen dacks an der Plastikindustrie benotzt gëtt: wéi Mëschen, Kalandréieren, Extrusioun, Blasformen a Formen (inklusiv Injektioun, Kompressioun, Transfer an Zentrifugatioun etc.). Léisungsveraarbechtung ass d'Opléisung vu Pellets a Léisungsmëttel oder direkt Polymerisatioun a Léisungsmëttel. Nodeems eng Léisung hiergestallt gouf, ginn Beschichtungen, Spinnen etc. duerchgefouert.
TPU gëtt zum Endprodukt gemaach, wat normalerweis keng Vulkaniséierung a Vernetzungsreaktioun erfuerdert, wat de Produktiounszyklus verkierze kann, an Offallmaterialien kënne recycléiert a nei benotzt ginn.

TPU-Performance

Wéi gegoss Polyurethan (flësseg) a gemëscht Polyurethan (fest) huet TPU en héije Modul, héich Festigkeit, héich Dehnung an héich Elastizitéit, exzellent Verschleißbeständegkeet, Uelegbeständegkeet, Niddregtemperaturbeständegkeet an Alterungsbeständegkeet. Dorënner sinn héich Zuchfestigkeit, héich Dehnung an niddreg laangfristeg Kompressioun all bedeitend Virdeeler vum TPU.

1. Héich Zugfestigkeit a héich Dehnung
TPU huet eng exzellent Zuchfestigkeit a Verlängerung. Aus den Donnéeën an der Figur hei ënnendrënner kënne mir gesinn, datt d'Zuchfestigkeit a Verlängerung vu Polyether-TPU vill besser si wéi déi vu Polyvinylchlorid-Plastik a Gummi.

Zousätzlech kann TPU d'Ufuerderunge vun der Liewensmëttelindustrie erfëllen, ouni oder ouni Zousätz am Veraarbechtungsprozess ze addéieren, wat fir aner Materialien wéi PVC a Gummi schwéier ass.

2. Widderstandsfäegkeet ass ganz empfindlech op Temperatur
D'Elastizitéit vun TPU bezitt sech op de Grad vun der schneller Erhuelung zu senger ursprénglecher Form nodeems d'Deformatiounsspannung opgeléist gouf, wat duerch d'Erhuelungsenergie ausgedréckt gëtt, dat heescht de Verhältnes vun der Deformatiounsréckzéiungsaarbecht zu der Aarbecht, déi fir d'Deformatioun erfuerderlech ass. Et ass eng Funktioun vum dynamesche Modul an der interner Reibung vum Elastomer an ass ganz empfindlech op Temperatur.

D'Récksprung hëlt mam Temperaturofgang of, bis eng gewëssen Temperatur erreecht gëtt, klëmmt d'Elastizitéit nees séier. Dës Temperatur ass d'Kristallisatiounstemperatur vum mëllen Segment, déi vun der Struktur vum makromolekulare Diol ofhänkt, an den Polyether-TPU ass méi niddreg wéi de Polyester-TPU. Bei Temperaturen ënner der Kristallisatiounstemperatur gëtt den Elastomer ganz haart a verléiert seng Elastizitéit, dofir ass d'Récksprung ähnlech wéi d'Récksprung vun enger haarder Metalluewerfläch.

3. Den Härtheetsberäich ass Shore A60~D80
D'Häert ass en Indikator fir d'Fäegkeet vun engem Material, Deformatiounen, Nippen a Kratzer widderstoen ze kënnen.
D'Häert vun TPU kann ugepasst ginn andeems de Verhältnes vu mëllen an haarde Kettensegmenter ugepasst gëtt. Dofir huet TPU e relativ breede Härtheetsberäich. Seng Härtheet reecht vu Shore A60 bis D80, ëmfaasst d'Häert vu Gummi a Plastik, an huet e breede Spektrum vun Härtheet am ganze Härtheetsberäich. Héich Elastizitéit.
Mat der Ännerung vun der Häert änneren sech e puer Eegeschafte vum TPU. Zum Beispill, wann d'Häert vum TPU erhéicht gëtt, gëtt et Leeschtungsännerungen, wéi zum Beispill erhéichte Zuchmodul a Räisfestigkeit, erhéicht Steifheet a Kompressiounsspannung (Ladekapazitéit), reduzéiert Dehnung, erhéicht Dicht an dynamesch Hëtztentwécklung, a erhéicht Ëmweltbeständegkeet.

Uwendungsberäich vun TPU

TPU gouf fir d'éischt am Joer 1958 erfollegräich vun der American Goodrich Chemical Company (haut Lubrizol) kommerzialiséiert a gouf zënterhier weltwäit erfuerscht a weiderentwéckelt. Aktuell sinn zu den Hiersteller vun TPU-Rohmaterialien haaptsächlech BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical a sou weider.
Als Elastomer mat exzellenter Leeschtung gëtt et TPU an enger breeder Palette vun Downstream-Produkter a gëtt wäit verbreet an deegleche Bedierfnesser, Sportartikelen, Spillsaachen, Dekoratiounsmaterialien an anere Beräicher benotzt. Hei sinn e puer Beispiller.
1. Schongmaterial
TPU gëtt a Schongmaterialien haaptsächlech wéinst senger exzellenter Elastizitéit a Verschleißbeständegkeet benotzt. TPU-halteg Schongprodukter si vill besser am Tragekomfort wéi normal Schongprodukter, dofir gi se wäit verbreet an High-End-Schongprodukter benotzt, besonnesch a verschiddene Sportschong a Casual Schong.


2. Schlauch
Well den TPU-Schlauch Weichheet, eng gutt Zuchfestigkeit, Schlagfestigkeit a Widderstand géint héich an niddreg Temperaturen huet, gëtt den TPU-Schlauch a China wäit verbreet fir den Transport vu Gas an Ueleg vu Fligeren, Panzer, Autoen, Motorrieder, Maschinnenwierksgeschir an aner mechanesch Ausrüstung benotzt.



3. Kabel
TPU bitt Tréinefestigkeit, Verschleißfestigkeit a Biegeeigenschaften, an héich- an niddregtemperaturbeständegkeet ass de Schlëssel zur Kabelleistung. Dofir gëtt TPU um chinesesche Maart fir High-End-Kabelen, wéi Kontrollkabelen a Stroumkabelen, benotzt fir d'Beschichtungsmaterialien vu Kabelen mat komplexen Designen ze schützen, a seng Uwendungen ginn ëmmer méi extensiv.



4. Medizinesch Ausrüstung
TPU ass eng sécher, stabil an héichqualitativ Alternativ zu PVC. Et enthält keng schiedlech chemesch Substanzen wéi Phthalat a migréiert a Blutt oder aner Flëssegkeeten a medizinesche Katheter oder medizinesche Poschen, wouduerch Niewewierkungen entstinn. TPU vun Extrusiounsqualitéit an Injektiounsqualitéit kann einfach mat e puer Upassungen an existéierenden PVC-Ausrüstung benotzt ginn.