Polyuréthane thermoplastique (Le TPU) appartient à l’une quelconque des catégories suivantes : polyuréthane matière plastique with many properties, including élasticité, transparence, and resistance to oil, grease, and abrasion. Technically, they are élastomères thermoplastiques consisting of linear segmented copolymères séquencés composed of hard and soft segments.
Le TPU est un copolymère séquencé constitué de séquences alternées de segments ou de domaines durs et mous formés par la réaction de (1) diisocyanates with short-chain diols (so-called chain extenders) and (2) diisocyanates with long-chain diols. By varying the ratio, structure and/or molecular weight of the reaction compounds, an enormous variety of different TPU can be produced. This allows urethane chemists to fine-tune the polymer's structure to the desired final properties of the material.
Une résine TPU est constituée de chaînes polymères linéaires dans des structures en blocs. De telles chaînes contiennent de faibles polarité segments which are rather long (called soft segments), alternating with shorter, high polarity segments (called hard segments). Both types of segments are linked by covalent links so that they actually form block-copolymers. The miscibility of the hard and soft segments in TPU depends on the differences in their glass transition temperature (Tg)[1] qui se produit au début d’un mouvement segmentaire micro-brownien, identifiable par des spectres mécaniques dynamiques. Pour un TPU non miscible, le spectre du module de perte présente généralement des pics doubles, chacun étant attribué à la Tg d’un composant. Si les deux composants sont miscibles, le TPU sera caractérisé par un seul pic large dont la position se situe entre celle des deux pics Tg d’origine des composants purs.
La polarité des pièces dures crée une forte attraction entre elles, ce qui provoque un haut degré d’agrégation et d’ordre dans cette phase, formant cristallin or pseudo crystalline areas located in a soft and flexible matrix. This so-called phase separation between both blocks can be more or less important, depending on the polarity and the molecular weight of the flexible chain, the production conditions, etc. The crystalline or pseudo crystalline areas act as physical liens croisés, which account for the high elasticity level of TPU, whereas the flexible chains will impart the elongation characteristics to the polymer.
Ces « pseudo-réticulations » disparaissent cependant sous l’effet de la chaleur, et donc les extrusion, Moulage par injection, and Calandre processing methods are applicable to these materials. Consequently, TPU scrap can be reprocessed.
Le TPU a de nombreuses applications, notamment les tableaux de bord automobiles, les roulettes, les outils électriques, les articles de sport, les dispositifs médicaux, les courroies d’entraînement, les chaussures, les radeaux gonflables, les tuyaux d’incendie et une variété d’utilisations de films extrudés, de feuilles et de profilés.[2][3] Le TPU est également un matériau populaire que l’on trouve dans les étuis extérieurs flexibles d’appareils tels que les téléphones portables et les protecteurs de clavier.[4]
Le TPU est bien connu pour ses applications dans les gaines de fils et de câbles, les tuyaux et les tubes, dans les applications de revêtement adhésif et textile, et comme modificateur d’impact d’autres polymères.[5] Il est également utilisé dans les films haute performance, tels que Verre à haute résistance aux chocs structures.
Le TPU est l’élastomère thermoplastique utilisé dans Dépôt de filaments fondus (FFD) 3D printing. The absence of warping and lack of need for primer makes it an ideal filament for 3D printers when objects need to be flexible and elastic. Since TPU is a thermoplastic, it can be melted by the 3D printer's hotend, printed, then cooled into an elastic solid. TPU powders are also used for other 3D printing processes, such as Frittage sélectif par laser (SLS) and Impression 3D jet d’encre. It is also used in large vertical injection or extrusion moulding machines to print directly without the intermediate step of filament extrusion or powder preparation.
Les propriétés du TPU disponible dans le commerce comprennent :
Les TPU actuellement disponibles peuvent être divisés principalement en deux groupes, en fonction de la chimie des segments mous :
Les différences entre ces deux groupes sont décrites dans le tableau ci-dessous.
Tableau 1 : Principales différences entre le TPU à base de polyester et de polyéther.[6]
(A = excellent ; B = bon ; C = acceptable ; D = médiocre ; F = très mauvais)
| Propriété | TPU à base de polyester | TPU à base de polyéther |
|---|---|---|
| Résistance à l’abrasion | Un | Un |
| Propriétés mécaniques | Un | B |
| Flexibilité à basse température | B | Un |
| Vieillissement à la chaleur | B | D |
| Résistance à l’hydrolyse | D | Un |
| Résistance chimique | Un | C |
| Résistance microbienne | D | Un |
| Force d’adhérence | B | D |
| Injectabilité | B | B |
Le TPU est le bon choix lorsqu’il s’agit d’une résistance flexible aux basses températures et/ou à l’abrasion TPE is requested. Polyether-based TPU in cases where additional excellent hydrolyse and microbial resistance is required, as well as in cases where extreme low-temperature flexibility is important. Ester-based TPU in cases the oil and greases resistance is more relevant.
Lorsqu’une couleur de lumière stable et des performances non jaunissantes sont requises, aliphatique TPU based on aliphatic isocyanates is used.
BASF a été le pionnier de la réticulation lors de la transformation du TPU, rendue possible par l’ajout de réticulants liquides ou l’utilisation d’un additif granulé solide Mélange-maître. Plant-based bio TPU has been developed for green élastomère thermoplastique applications by BASF, Merquinsa-Lubrizol and GRECO, marketed as Elastollan N, Pearlthane ECO and Isothane respectively.
Le TPU peut contenir Siloxanes, some of which are considered Substances extrêmement préoccupantes by the European Union.[7][8]
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