Polyuréthane thermoplastique

Polyuréthane thermoplastique  (TPU ) est l'un des éléments d'une classe de Polyuréthane  plastiques avec de nombreuses propriétés, dont Élasticité , Transparence , et résistance à l'huile, à la graisse et à l'abrasion. Techniquement, ils sont élastomères thermoplastiques constitué de segments linéaires composés de polymères de bloc composé de segments durs et mous.

Chimique [modifier ]

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 à chaîne courte diols (appelés allongeurs de chaîne) et (2) les diisocyanates à longue chaîne diols Je suis désolé. En modifiant le rapport, la structure et/ou le poids moléculaire des composés de réaction, une énorme variété de différents TPU peut être produite. Cela permet aux chimistes de l'uréthane de régler la structure du polymère aux propriétés finales souhaitées du matériau.

Morphologie [modifier ]

Une résine TPU est constituée de chaînes polymères linéaires dans des structures en blocs. Ces chaînes contiennent de faibles polarité des segments plutôt longs (appelés segments mous), alternant avec des segments plus courts et à forte polarité (appelés segments durs). Les deux types de segments sont liés par des liaisons covalentes de sorte qu'ils forment en fait des copolymères à blocs. La miscibilité des segments durs et mous dans le TPU dépend des différences de leur température de transition vitreuse (Tg) ^[1] qui se produit au début du mouvement segmentaire micro-brownien, identifiable par des spectres mécaniques dynamiques. Pour un TPU non miscible, le spectre du module de perte montre 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 degré élevé d'agrégation et d'ordre dans cette phase, formant épaisseur ou des zones pseudo-cristallines situées dans une matrice souple et flexible. Cette séparation de phase dite entre les deux blocs peut être plus ou moins importante, selon la polarité et le poids moléculaire de la chaîne flexible, les conditions de production, etc. Les zones cristallines ou pseudo-cristallines agissent comme des liens croisés , qui expliquent le niveau élevé d'élasticité du TPU, tandis que les chaînes souples confèrent les caractéristiques d'allongement au polymère.

Ces « pseudo-liens croisés » disparaissent cependant sous l'effet de la chaleur, et donc du classique Extrusion , Moulage par injection , et Calandrage Des méthodes de traitement sont applicables à ces matériaux. Par conséquent, les déchets de TPU peuvent être retraités.

Utilisations [modifier ]

Le TPU a de nombreuses applications, notamment des panneaux d'instruments automobiles, des roues de roulement, des outils électriques, des articles de sport, des dispositifs médicaux, des ceintures de conduite, des chaussures, des radeaux gonflables, des tuyaux d'incendie et une variété d ^{Les produits Les produits} Le TPU est également un matériau populaire que l'on retrouve dans les coques extérieures flexibles d'appareils tels que les téléphones portables et les protecteurs de clavier. ^{Les produits}

Le TPU est bien connu pour ses applications dans les revêtements de fil et de câble, les tuyaux et les tubes, dans les applications d'adhésif et de revêtement textile, et comme modificateur d'impact d'autres polymères. ^{Les produits} Il est également utilisé dans les films haute performance, tels que verre résistant aux chocs structures.

Le TPU est l'élastomère thermoplastique utilisé dans dépôt de filament fondu (FFD) Impression 3D. L'absence de déformation et l'absence de besoin d'apprêt en font un filament idéal pour les imprimantes 3D lorsque les objets doivent être flexibles et élastiques. Le TPU étant un thermoplastique, il peut être fondu par la tête chauffante de l'imprimante 3D, imprimé, puis refroidi pour former un solide élastique. Les poudres TPU sont également utilisées pour d'autres processus d'impression 3D, tels que à haute résistance à l'usure (SLS) et Impression par jet d'encre 3D Je suis désolé. Il est également utilisé dans de grandes machines de moulage par injection verticale ou par extrusion pour imprimer directement sans l'étape intermédiaire de l'extrusion de filament ou de la préparation en poudre.

Vue d'ensemble du TPU sur le marché [modifier ]

Les propriétés du TPU commercialisé comprennent:

• Haute résistance à l'abrasion
• performances à basse température
• résistance à la cisaillement élevée
• haute élasticité
• Transparence
• Résistance à l'huile et à la graisse

Les TPU actuellement disponibles peuvent être principalement divisés en deux groupes, en fonction de la chimie du segment mou:

1. TPU à base de polyester (principalement dérivés de acide adipique  esters )
2. TPU à base de polyéther (principalement à base de Tétrahydrofurane (THF) Éthers ).

Les différences entre ces deux groupes sont décrites dans le tableau ci-dessous.

Tableau des propriétés [modifier ]

Tableau 1: Principales différences entre le TPU à base de polyester et celui à base de polyether. ^{Les produits}

(A = excellente; B = bonne; C = acceptable; D = faible; F = très faible)

Le TPU est le bon choix lorsqu'il s'agit d'une flexibilité à basse température et/ou d'une résistance à l'abrasion TPE est demandé. TPU à base de polyéther dans les cas où une excellente hydrolyse et une résistance microbienne est requise, ainsi que dans les cas où une flexibilité à très basse température est importante. TPU à base d'ester dans les cas où la résistance à l'huile et aux graisses est plus pertinente.

Lorsque des couleurs de lumière stables et des performances sans jaunissement sont requises, aliphatique TPU à base d'acide aliphatique isocyanates est utilisé.

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 Le bio TPU à base de plantes a été développé pour l'écologie Élastomère thermoplastique applications de BASF, Merquinsa-Lubrizol et GRECO, commercialisés respectivement sous les noms d'Elastollan N, Pearlthane ECO et Isothane.

Sécurité [modifier ]

Le TPU peut contenir les siloxanes , dont certains sont considérés substances préoccupantes par l'Union européenne. ^{Les produits Les produits}