เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์คืออะไร?

เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์คืออะไร?

โพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์เป็นวัสดุสังเคราะห์โพลียูรีเทนที่หลากหลาย (สายพันธุ์อื่น ๆ อ้างถึงโฟมโพลียูรีเทนกาวโพลียูรีเทนการเคลือบโพลียูรีเทนและเส้นใยโพลียูรีเทน) อีลาสโตเมอร์ตัวย่อเป็น CPU และอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนผสมเป็นตัวย่อเป็น MPU)

TPU เป็นอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนชนิดหนึ่งที่สามารถทำให้เป็นพลาสติกโดยการให้ความร้อนและละลายโดยตัวทำละลาย เมื่อเทียบกับ CPU และ MPU TPU มีการเชื่อมโยงข้ามสารเคมีน้อยหรือไม่มีเลยในโครงสร้างทางเคมี ห่วงโซ่โมเลกุลของมันนั้นเป็นเส้นตรง แต่มีการเชื่อมโยงข้ามทางกายภาพจำนวนหนึ่ง นี่คืออีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนเทอร์โมเมอร์ที่มีลักษณะเฉพาะในโครงสร้าง

โครงสร้างและการจำแนกประเภทของ TPU

thermoplastic polyurethane elastomer เป็น (AB) บล็อกโพลีเมอร์เชิงเส้น A หมายถึงโพลีเมอร์โพลีโอล (เอสเตอร์หรือโพลีเอทเทอร์น้ำหนักโมเลกุล 1,000 ~ 6000) ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเรียกว่าโซ่ยาว B หมายถึง Diol ที่มีอะตอมคาร์บอนโซ่ตรง 2-12 อะตอมเรียกว่าโซ่สั้น

ในโครงสร้างของอีลาสโตเมอร์อุณหภูมิเทอร์โมพลาสติกส่วนหนึ่งเรียกว่าเซ็กเมนต์อ่อนซึ่งมีลักษณะของความยืดหยุ่นและความนุ่มนวลทำให้ TPU มีความสามารถในการขยาย โซ่ยูรีเทนที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างส่วน B และไอโซไซยาเนตเรียกว่าส่วนที่แข็งซึ่งมีคุณสมบัติที่แข็งและแข็ง โดยการปรับอัตราส่วนของกลุ่ม A และ B ผลิตภัณฑ์ TPU ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลที่แตกต่างกัน

ตามโครงสร้างส่วนที่อ่อนนุ่มสามารถแบ่งออกเป็นประเภทโพลีเอสเตอร์ประเภทโพลีเอทเทอร์และประเภทบิวเดียนซึ่งมีกลุ่มเอสเตอร์กลุ่มอีเธอร์หรือกลุ่ม Butene ตามโครงสร้างส่วนที่แข็งมันสามารถแบ่งออกเป็นประเภทยูรีเทนและยูรีเทนยูเรียประเภทซึ่งได้มาจากเอทิลีนไกลคอลโซ่ตามลำดับ การจำแนกประเภททั่วไปแบ่งออกเป็นประเภทโพลีเอสเตอร์และประเภทโพลีเอทเทอร์

วัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์ TPU คืออะไร?

(1) พอลิเมอร์ดิโอ

macromolecular diol ที่มีน้ำหนักโมเลกุลตั้งแต่ 500 ถึง 4000 และกลุ่ม bifunctional โดยมีเนื้อหา 50% ถึง 80% ใน TPU elastomer มีบทบาทเด็ดขาดในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของ TPU

พอลิเมอร์ diol ที่เหมาะสำหรับ TPU elastomer สามารถแบ่งออกเป็นโพลีเอสเตอร์และโพลีเอทเทอร์: โพลีเอสเตอร์รวมถึง polytetramethylene adipic adipic glycol (PBA) ε PCL, PHC; Polyethers รวมถึง polyoxypropylene ether glycol (PPG), tetrahydrofuran polyether glyhercol (PTMG) ฯลฯ

(2) diisocyanate

น้ำหนักโมเลกุลมีขนาดเล็ก แต่ฟังก์ชั่นนั้นโดดเด่นซึ่งไม่เพียง แต่มีบทบาทในการเชื่อมต่อส่วนที่อ่อนนุ่มและส่วนที่แข็ง แต่ยังทำให้ TPU มีคุณสมบัติทางกายภาพและเครื่องกลที่ดี diisocyanates ที่ใช้กับ TPU คือ: methylene diphenyl diisocyanate (MDI), methylene bis (-4-cyclohexyl isocyanate) (HMDI), p-phenyldiisocyanate (pxdi) ฯลฯ

(3) Extender โซ่

ตัวขยายโซ่ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 100 ~ 350 ซึ่งเป็นของโมเลกุลขนาดเล็กน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็กโครงสร้างโซ่เปิดและไม่มีกลุ่มย่อยที่เอื้อต่อการได้รับความแข็งสูงและน้ำหนักสเกลาร์สูงของ TPU ตัวขยายโซ่ที่เหมาะสำหรับ TPU ได้แก่ 1,4-butanediol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) เบนซีน (HQEE), 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), p-phenyldylglycol (PXG)

การปรับเปลี่ยนแอปพลิเคชันของ TPU ในฐานะตัวแทนที่แกร่ง

เพื่อลดต้นทุนผลิตภัณฑ์และได้รับประสิทธิภาพเพิ่มเติม Elastomers เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนสามารถใช้เป็นสารที่ใช้กันทั่วไปในการใช้สารเทอร์โมพลาสติกและวัสดุยางดัดแปลงต่างๆ

เนื่องจากมีขั้วสูงโพลียูรีเทนสามารถเข้ากันได้กับเรซินขั้วโลกหรือยางเช่นคลอรีนโพลีเอทิลีน (CPE) ซึ่งสามารถใช้ในการทำผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ การผสมผสานกับ ABS สามารถแทนที่เทอร์โมพลาสต์วิศวกรรมเพื่อใช้งาน; เมื่อใช้ร่วมกับโพลีคาร์บอเนต (PC) จะมีคุณสมบัติเช่นความต้านทานน้ำมันความต้านทานเชื้อเพลิงและความต้านทานต่อแรงกระแทกและสามารถใช้ในการสร้างร่างกายรถยนต์ เมื่อรวมกับโพลีเอสเตอร์ความเหนียวของมันสามารถปรับปรุงได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้งานร่วมกับ PVC, polyoxymethylene หรือ PVDC ได้ดี โพลีเอสเตอร์โพลียูรีเทนสามารถเข้ากันได้ดีกับยางไนไตรล์ 15% หรือยางไนไตรล์ 40%/PVC ผสม; โพลียูรีเทนสามารถเข้ากันได้ดีกับยางไนไตรล์ 40%/โพลีไวนิลคลอไรด์ผสมกาว นอกจากนี้ยังสามารถเข้ากันได้กับ CO กับโคพอลิเมอร์อะคริโลนีสไตรีน (SAN) มันสามารถสร้างโครงสร้างเครือข่าย interpenetrating (IPN) ด้วย polysiloxanes ปฏิกิริยา กาวผสมที่กล่าวถึงข้างต้นส่วนใหญ่ได้รับการผลิตอย่างเป็นทางการแล้ว

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการวิจัยที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการทำให้ POM ของ TPU เพิ่มขึ้นอย่างรุนแรงในประเทศจีน การผสมผสานของ TPU และ POM ไม่เพียง แต่ช่วยปรับปรุงความต้านทานอุณหภูมิสูงและคุณสมบัติเชิงกลของ TPU เท่านั้น แต่ยังทำให้ POM แข็งขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นักวิจัยบางคนแสดงให้เห็นว่าในการทดสอบการแตกหักของแรงดึงเมื่อเทียบกับเมทริกซ์ POM อัลลอย POM กับ TPU ได้เปลี่ยนจากการแตกหักเปราะเป็นการแตกหักแบบเหนียว การเพิ่ม TPU ยังทำให้ POM มีประสิทธิภาพหน่วยความจำรูปร่าง ภูมิภาคผลึกของ POM ทำหน้าที่เป็นเฟสคงที่ของอัลลอยหน่วยความจำรูปร่างในขณะที่พื้นที่อสัณฐานของ TPU และ POM อสัณฐานทำหน้าที่เป็นเฟสที่ย้อนกลับได้ เมื่ออุณหภูมิการตอบสนองการกู้คืนอยู่ที่ 165 ℃และเวลาในการกู้คืนคือ 120 วินาทีอัตราการกู้คืนของโลหะผสมสูงกว่า 95%และเอฟเฟกต์การกู้คืนดีที่สุด

TPU นั้นยากที่จะเข้ากันได้กับวัสดุพอลิเมอร์ที่ไม่ใช่โพลาร์เช่นโพลีเอทิลีน, โพลีโพรพีลีน, ยางโพรพิลีนเอทิลีน, ยางบิวทาดีน, ยางไอโซพรีนหรือผงยางขยะและไม่สามารถใช้ในการผลิตคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพดี ดังนั้นวิธีการบำบัดพื้นผิวเช่นพลาสมาโคโรนาเคมีเปียกไพรเมอร์เปลวไฟหรือก๊าซปฏิกิริยามักใช้สำหรับหลัง ตัวอย่างเช่น บริษัท ผลิตภัณฑ์และสารเคมีของ American Air ได้ทำการรักษาพื้นผิวก๊าซที่ใช้งาน F2/O2 เกี่ยวกับผงโพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษด้วยน้ำหนักโมเลกุล 3-5 ล้านและเพิ่มเข้าไปในอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนในอัตราส่วน 10% และการรักษาพื้นผิวก๊าซที่ใช้งาน F2/O2 ยังสามารถนำไปใช้กับเส้นใยสั้นที่ยืดออกไปได้ด้วยความยาว 6-35 มม. ซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งและความเหนียวฉีกขาดของวัสดุคอมโพสิต

พื้นที่แอปพลิเคชันของ TPU คืออะไร?

ในปี 1958 บริษัท Goodrich Chemical (ปัจจุบันเปลี่ยนชื่อเป็น Lubrizol) ลงทะเบียน Estane แบรนด์ TPU เป็นครั้งแรก ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมามีชื่อแบรนด์มากกว่า 20 ชื่อทั่วโลกและแต่ละแบรนด์มีผลิตภัณฑ์หลายชุด ในปัจจุบันผู้ผลิตวัตถุดิบหลักของ TPU ในโลกคือ: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding ฯลฯ

ในฐานะที่เป็นอีลาสโตเมอร์ที่ยอดเยี่ยม TPU มีผลิตภัณฑ์ปลายน้ำหลากหลายชนิดซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในสิ่งจำเป็นรายวันสินค้ากีฬาของเล่นวัสดุตกแต่งและสาขาอื่น ๆ ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างบางส่วน

①วัสดุรองเท้า

TPU ส่วนใหญ่ใช้สำหรับวัสดุรองเท้าเนื่องจากความยืดหยุ่นและความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม ผลิตภัณฑ์รองเท้าที่มี TPU สวมใส่สบายกว่าผลิตภัณฑ์รองเท้าปกติดังนั้นพวกเขาจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์รองเท้าระดับสูงโดยเฉพาะรองเท้ากีฬาและรองเท้าลำลอง

②ท่อ

เนื่องจากความนุ่มนวลความต้านทานแรงดึงที่ดีความแข็งแรงของแรงกระแทกและความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำท่อ TPU จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศจีนเป็นท่อก๊าซและน้ำมันสำหรับอุปกรณ์เครื่องจักรกลเช่นเครื่องบินถังรถยนต์มอเตอร์ไซค์และเครื่องมือเครื่องจักร

③สายเคเบิล

TPU ให้ความต้านทานการฉีกขาดความต้านทานการสึกหรอและลักษณะการดัดที่มีความต้านทานอุณหภูมิสูงและต่ำเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานของสายเคเบิล ดังนั้นในตลาดจีนสายเคเบิลขั้นสูงเช่นสายเคเบิลควบคุมและสายไฟใช้ TPU เพื่อปกป้องวัสดุการเคลือบของการออกแบบสายเคเบิลที่ซับซ้อนและการใช้งานของพวกเขากำลังแพร่หลายมากขึ้นเรื่อย ๆ

④อุปกรณ์การแพทย์

TPU เป็นวัสดุทดแทน PVC ที่ปลอดภัยมั่นคงและมีคุณภาพสูงซึ่งจะไม่มี phthalate และสารเคมีที่เป็นอันตรายอื่น ๆ และจะย้ายไปยังเลือดหรือของเหลวอื่น ๆ ในสายสวนทางการแพทย์หรือถุงการแพทย์เพื่อทำให้เกิดผลข้างเคียง ยิ่งไปกว่านั้นเกรดการอัดรีดที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษและเกรดฉีด TPU สามารถใช้งานได้ง่ายกับการดีบักเล็กน้อยในอุปกรณ์ PVC ที่มีอยู่

⑤ยานพาหนะและวิธีการขนส่งอื่น ๆ

โดยการสกัดและเคลือบทั้งสองด้านของผ้าไนล่อนด้วย elastomer เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนแพลิเมอร์พลาสติก, แพไปพองแพลตี้แพล็ทและแพทยศาสตร์แพที่มีผู้คน 3-15 คนสามารถทำได้ด้วยประสิทธิภาพที่ดีกว่าแพ polyurethane thermoplastic elastomer เสริมด้วยเส้นใยแก้วสามารถใช้ทำส่วนประกอบของร่างกายเช่นชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปทั้งสองด้านของรถเองหนังสกินประตูกันชน, แถบแรงเสียดทานและกริลล์