הסבר מקיף של חומרי TPU

בשנת 1958 רשמה חברת Goodrich Chemical Company (כיום ששמה שונה לובריזול) את המותג TPU אסטאן לראשונה. במהלך 40 השנים האחרונות היו יותר מ 20 שמות מותגים ברחבי העולם, ולכל מותג יש כמה סדרות של מוצרים. נכון לעכשיו, יצרני חומרי הגלם של TPU כוללים בעיקר BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical וכו '.

1 、 קטגוריה של TPU

על פי מבנה הקטע הרך, ניתן לחלק אותו לסוג פוליאסטר, סוג פוליאתר וסוג בוטדיאן, המכילים בהתאמה קבוצת אסטר, קבוצת אתר או קבוצת בוטן.

על פי מבנה הקטע הקשיח, ניתן לחלק אותו לסוג האורתן ולסוג אוריאה של אוורתן, המתקבלים בהתאמה ממאריכי שרשרת אתילן גליקול או מרחיבי שרשרת דימיין. הסיווג הנפוץ מחולק לסוג פוליאסטר וסוג פוליתר.

על פי נוכחות או היעדר קישור צולב, ניתן לחלק אותו לתרמופלסטי טהור וחצי תרמופלסטי.

לראשון יש מבנה לינארי טהור וללא קשרים מקשרים; האחרון מכיל כמות קטנה של קשרים צולבים כמו אסתר חומצה אלופנית.

על פי השימוש במוצרים מוגמרים, ניתן לחלק אותם לחלקים פרופיליים (אלמנט מכונה שונים), צינורות (נדן, פרופילי בר), סרטים (גיליונות, צלחות דקות), דבקים, ציפויים, סיבים וכו '.

2 、 סינתזה של TPU

TPU שייך לפוליאוריטן מבחינת המבנה המולקולרי. אז איך זה מצטבר?

על פי תהליכי סינתזה שונים, הוא מחולק בעיקר לפילמור בתפזורת ולפילמור פתרונות.

בפילמור בתפזורת, ניתן לחלק אותו גם לשיטת פולימור לפני שלב אחד בהתבסס על נוכחות או היעדר תגובה מקדימה:

שיטת הפולימריזציה כוללת תגובה של Diisocyanate עם דיול מקרומולקולרי למשך זמן מסוים לפני הוספת הארכת שרשרת לייצור TPU;

השיטה החד-שלבית כוללת בו זמנית ערבוב והגיב על דיול מקרומולקולרי, דייסוציאנאטים ומרחיבי שרשרת ליצירת TPU.

פילמור הפתרונות כרוך בהמוסת ראשונה של Diisocyanate בממיס, ואז הוספת דיוליות מקרומולקולריות כדי להגיב לפרק זמן מסוים, ולבסוף להוסיף מאריכי שרשרת ליצירת TPU.

סוג הקטע הרך של TPU, משקל מולקולרי, תכולת קטע קשה או רך ומצב צבירת TPU יכולים להשפיע על צפיפות ה- TPU, עם צפיפות של כ 1.10-1.25, ואין הבדל משמעותי בהשוואה לגומי ופלסטיק אחרים.

באותה קשיות, צפיפות ה- TPU מסוג Polyether נמוכה מזו של TPU מסוג פוליאסטר.

3 、 עיבוד TPU

חלקיקי TPU דורשים תהליכים שונים ליצירת המוצר הסופי, בעיקר בשיטות התכה ופתרונות לעיבוד TPU.

עיבוד התכה הוא תהליך נפוץ בתעשיית הפלסטיק, כמו ערבוב, גלגול, שחול, דפוס מכה ועיצוב;

עיבוד פתרונות הוא תהליך של הכנת פיתרון על ידי פירוק חלקיקים בממיס או פילמור ישיר אותם בממס, ואז ציפוי, מסתובב וכן הלאה.

התוצר הסופי העשוי מ- TPU בדרך כלל אינו דורש תגובה קישורית של וולקניזציה, מה שיכול לקצר את מחזור הייצור ולמחזר חומרי פסולת.

4 、 ביצועים של TPU

ל- TPU מודולוס גבוה, חוזק גבוה, התארכות גבוהה וגמישות, עמידות בפני בלאי מעולה, עמידות בשמן, עמידות לטמפרטורה נמוכה ועמידות להזדקנות.

חוזק מתיחה גבוה, התארכות גבוהה ושיעור עיוות קבוע נמוך לטווח הארוך הם כולם יתרונות משמעותיים של TPU.

Xiaou תפרט בעיקר את התכונות המכניות של TPU מהיבטים כמו חוזק מתיחה והתארכות, חוסן, קשיות וכו '.

חוזק מתיחה גבוה והתארכות גבוהה

ל- TPU יש כוח מתיחה מצוין והתארכות. מהנתונים באיור שלהלן, אנו יכולים לראות כי חוזק המתיחה וההארכה של TPU מסוג Polyether טובים בהרבה מאלו של פלסטיק וגומי פוליוויניל כלוריד.

בנוסף, TPU יכולה לעמוד בדרישות של ענף המזון עם מעט תוספים או ללא תוספים שנוספו במהלך העיבוד, שקשה גם לחומרים אחרים כמו PVC וגומי להשיג.

חוסן רגיש מאוד לטמפרטורה

החוסן של TPU מתייחס למידה בה הוא מתאושש במהירות למצבו המקורי לאחר הקלת לחץ העיוות, המתבטא כאנרגיית התאוששות, שהוא היחס בין עבודת הנסיגה של עיוות לעבודה הנדרשת לייצור עיוות. זוהי פונקציה של המודולוס הדינמי והחיכוך הפנימי של גוף אלסטי והוא רגיש מאוד לטמפרטורה.

הריבאונד יורד עם ירידת הטמפרטורה עד לטמפרטורה מסוימת, והגמישות עולה במהירות. טמפרטורה זו היא טמפרטורת ההתגבשות של הקטע הרך, שנקבע על ידי מבנה ה- DIOL המקרומולקולרי. TPU מסוג Polyether נמוך מ- TPU מסוג פוליאסטר. בטמפרטורות מתחת לטמפרטורת ההתגבשות, האלסטומר הופך להיות קשה מאוד ומאבד את גמישותו. לפיכך, חוסן דומה לריבאונד מעל פני מתכת קשה.

טווח הקשיות הוא חוף A60-D80

קשיות היא אינדיקטור ליכולתו של החומר להתנגד לעיוות, ניקוד ושריטות.

קשיות ה- TPU נמדדת בדרך כלל באמצעות בודקי קשיות חוף A וחוף D, כאשר החוף משמש ל- TPUs רכים יותר ולחוף D המשמש ל- TPUs קשה יותר.

ניתן להתאים את הקשיות של TPU על ידי התאמת חלקם של קטעי השרשרת הרכים והקשים. לפיכך, ל- TPU טווח קשיות רחב יחסית, החל מחוף A60-D80, המשתרע על קשיות הגומי והפלסטיק, ובעל גמישות גבוהה לאורך כל טווח הקשיות.

ככל שהקשיות משתנה, תכונות מסוימות של TPU עשויות להשתנות. לדוגמה, הגדלת הקשיות של TPU תביא לשינויי ביצועים כמו מודול מתיחה מוגבר וכוח קרע, קשיחות מוגברת ולחץ דחיסה (יכולת עומס), ירידה בהארכה, צפיפות מוגברת וייצור חום דינאמי והגברת ההתנגדות הסביבתית.

5 、 יישום TPU

כאלסטומר מצוין, ל- TPU מגוון רחב של כיווני מוצר במורד הזרם והוא נמצא בשימוש נרחב בצרכים יומיומיים, מוצרי ספורט, צעצועים, חומרים דקורטיביים ושדות אחרים.

חומרי נעליים

TPU משמש בעיקר לחומרי נעליים בגלל האלסטיות המצוינת והתנגדות הבלאי. מוצרי הנעלה המכילים TPU נוחים הרבה יותר ללבוש מאשר מוצרי הנעלה רגילים, כך שהם נמצאים בשימוש נרחב יותר במוצרי הנעלה מתקדמים, במיוחד כמה נעלי ספורט ונעלי מזדמנים.

זַרנוּק

בשל רכותו, חוזק מתיחה טוב, חוזק ההשפעה והתנגדות לטמפרטורות גבוהות ונמוכות, צינורות TPU נמצאים בשימוש נרחב בסין כצינורות גז ושמן לציוד מכני כמו מטוסים, טנקים, מכוניות, אופנועים וכלי מכונה.

כֶּבֶל

TPU מספקת עמידות בפני דמעה, עמידות בלאי ומאפייני כיפוף, כאשר התנגדות לטמפרטורה גבוהה ונמוכה היא המפתח לביצועי הכבלים. אז בשוק הסיני, כבלים מתקדמים כמו כבלי בקרה וכבלי חשמל משתמשים ב- TPUs כדי להגן על חומרי הציפוי של עיצובים כבלים מורכבים, ויישומיהם הופכים נפוצים יותר ויותר.

מכשירים רפואיים

TPU הוא חומר תחליף PVC בטוח, יציב ואיכותי, אשר לא יכיל חומרים מזיקים של פתלטים ואחרים כימיים, ויידור לדם או נוזלים אחרים בצנתר הרפואי או שקית רפואית כדי לגרום לתופעות לוואי. זהו גם TPU בדרגת שחול וכיוון הזרקה מפותח במיוחד.

סֶרֶט

סרט TPU הוא סרט דק העשוי מחומר גרגירי TPU באמצעות תהליכים מיוחדים כמו גלגול, יציקה, ניפוח וציפוי. בשל חוזק הגבוה שלה, עמידות בלאי, גמישות טובה ועמידות בפני מזג האוויר, סרטי TPU נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות, חומרי נעליים, התאמת בגדים, רכב, כימיקלים, אלקטרוניים, רפואיים ושאר.