Термопластичный полиуретан

Термопластичный полиуретан  (TPU ) это любой из класса Полиуретан  пластик с множеством свойств, включая Эластичность , Прозрачность , и устойчивость к маслу, жиру и абразивам. Технически это термопластичные эластомеры состоящие из линейных сегментированных блочных сополимеров состоящих из жестких и мягких сегментов.

Химия [редактировать ]

TPU - это блочный сополимер, состоящий из чередующихся последовательностей жестких и мягких сегментов или доменов, образованных реакцией (1) дицианатов с короткоцепочечными диолами (так называемыми удлинителями цепи) и (2) дицианатами с длинноцепочечными диолами Изменяя соотношение, структуру и/или молекулярную массу реакционных соединений, можно получить огромное разнообразие различных TPU. Это позволяет химикам уретанов точно настраивать структуру полимера на желаемые конечные свойства материала.

Морфология [редактировать ]

Смола TPU состоит из линейных полимерных цепей в блочных структурах. Такие цепи содержат низкие полярность сегменты, которые довольно длинные (называемые мягкими сегментами), чередующиеся с более короткими сегментами с высокой полярностью (называемыми жесткими сегментами). Оба типа сегментов связаны ковалентными связями, так что они фактически образуют блочные сополимеры. Смешиваемость жестких и мягких сегментов в TPU зависит от различий в их температуре стеклования (Tg) ^Прочие которая происходит в начале микробрауновского сегментного движения, определяемого по динамическим механическим спектрам. Для несмешиваемого TPU спектр модуля потерь обычно показывает двойные пики, каждый из которых соответствует Tg одного компонента. Если два компонента смешиваемы, TPU будет характеризоваться одним широким пиком, положение которого находится между двумя оригинальными пиками Tg чистых компонентов.

Полярность жестких частей создает сильное притяжение между ними, что вызывает высокую степень агрегации и порядка в этой фазе, формируя кристаллические или псевдокристаллические области, расположенные в мягкой и гибкой матрице. Так называемое фазовое разделение между обоими блоками может быть более или менее значительным, в зависимости от полярности и молекулярной массы гибкой цепи, условий производства и т. д. Кристаллические или псевдокристаллические области действуют как физические сшивки , что объясняет высокий уровень эластичности TPU, в то время как гибкие цепи придают полимеру характеристики удлинения.

Эти "псевдосшивки", однако, исчезают под воздействием тепла, и таким образом классические Экструзия , Литье под давлением , и Каландрирование методы обработки применимы к этим материалам. Следовательно, отходы TPU могут быть переработаны.

Применение [редактировать ]

TPU имеет множество применений, включая панели приборов автомобилей, колеса для тележек, электроинструменты, спортивные товары, медицинские устройства, приводные ремни, обувь, надувные плоты, пожарные шланги и различные применения экструзии пленки, листа и профиля. ^{[2] [3]} TPU также является популярным материалом, который используется в гибких внешних оболочках устройств, таких как мобильные телефоны и защитные чехлы для клавиатур. ^[4]

TPU хорошо известен своими применениями в оболочках проводов и кабелей, шлангах и трубках, в клеевых и текстильных покрытиях, а также как модификатор ударной прочности для других полимеров. ^[5] Он также используется в высокопроизводительных пленках, таких как стекло с высокой ударной прочностью структуры.

TPU - это термопластичный эластомер, используемый в экструзия сливаемой нити (FFD) 3D печать. Отсутствие деформации и отсутствие необходимости в грунтовке делает его идеальным филаментом для 3D-принтеров, когда объекты должны быть гибкими и эластичными. Поскольку TPU является термопластом, его можно расплавить в горячем конце 3D-принтера, напечатать, а затем охладить в эластичный твердый материал. TPU порошки также используются для других процессов 3D печати, таких как селективное лазерное спекание (SLS) и 3D струйная печать . Он также используется в больших вертикальных машинах для инъекционного или экструзионного формования, чтобы печатать напрямую без промежуточного этапа экструзии филамента или подготовки порошка.

Обзор TPU на рынке [редактировать ]

Свойства коммерчески доступного TPU включают:

• Высокая стойкость к истиранию
• производительность при низких температурах
• высокая прочность на сдвиг
• высокая эластичность
• Прозрачность
• Устойчивость к маслам и жирам

В настоящее время доступные TPU можно разделить в основном на две группы, основываясь на химии мягкого сегмента:

1. TPU на основе полиэстера (в основном полученные из адипиновая кислота  эфиров )
2. TPU на основе полиэфира (в основном основанные на тетрагидрофуране (THF) Эфиры ).

Различия между этими двумя группами изложены в таблице ниже.

Таблица свойств [редактировать ]

Таблица 1: Основные различия между TPU на основе полиэстера и полиэфира. ^[6]

(A = отлично; B = хорошо; C = приемлемо; D = плохо; F = очень плохо)

TPU является правильным выбором, когда требуется гибкость при низких температурах и/или стойкость к абразивному износу ТПЭ запрашивается. TPU на основе полиэфира в случаях, когда требуется дополнительная отличная Гидролиз и микробная стойкость, а также в случаях, когда важна гибкость при экстремально низких температурах. TPU на основе эфира в случаях, когда стойкость к маслам и жирам более актуальна.

Когда требуется стабильный светлый цвет и отсутствие желтизны, алифатический используется TPU на основе алифатических изоцианатов соединений.

BASF стал пионером в перекрестном связывании во время трансформации TPU, что стало возможным благодаря добавлению жидких сшивающих агентов или использованию гранулированных твердых добавок мастер-баша . Биополиуретан на растительной основе был разработан для экологически чистых Термопластичный эластомер приложений компаниями BASF, Merquinsa-Lubrizol и GRECO, которые продаются под марками Elastollan N, Pearlthane ECO и Isothane соответственно.

Безопасность [редактировать ]

TPU может содержать силиоксаны , некоторые из которых считаются веществами, вызывающими очень высокую озабоченность Европейским Союзом. ^{[7] [8]}