Em 1958, a Goodrich Chemical Company (agora Lubrizol) registrou a marca TPU Estane pela primeira vez. Nos últimos 40 anos, houve mais de 20 marcas em todo o mundo, e cada marca possui diversas séries de produtos. Atualmente, os principais fabricantes de matéria-prima para TPU incluem BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical, etc.
1. Categoria de TPU
De acordo com a estrutura do segmento macio, ele pode ser dividido em tipo poliéster, tipo poliéter e tipo butadieno, que contêm respectivamente grupo éster, grupo éter ou grupo buteno.
De acordo com a estrutura do segmento rígido, pode ser dividido em tipo uretano e tipo uretano-ureia, que são obtidos, respectivamente, de extensores de cadeia de etilenoglicol ou extensores de cadeia de diamina. A classificação comum é dividida em tipo poliéster e tipo poliéter.
De acordo com a presença ou ausência de reticulação, ele pode ser dividido em termoplástico puro e semi termoplástico.
O primeiro tem uma estrutura linear pura e nenhuma ligação reticulada; o último contém uma pequena quantidade de ligações reticuladas, como o éster do ácido alofânico.
De acordo com a utilização dos produtos acabados, eles podem ser divididos em peças perfiladas (vários elementos de máquinas), tubos (bainhas, perfis de barras), filmes (folhas, chapas finas), adesivos, revestimentos, fibras, etc.
2、 Síntese de TPU
O TPU pertence ao poliuretano em termos de estrutura molecular. Então, como ele se agregou?
De acordo com diferentes processos de síntese, ela é dividida principalmente em polimerização em massa e polimerização em solução.
Na polimerização em massa, ela também pode ser dividida em método de pré-polimerização e método de uma etapa com base na presença ou ausência de pré-reação:
O método de pré-polimerização envolve a reação de diisocianato com diois macromoleculares por um certo período de tempo antes de adicionar extensão de cadeia para produzir TPU;
O método de uma etapa envolve misturar e reagir simultaneamente diois macromoleculares, diisocianatos e extensores de cadeia para formar TPU.
A polimerização em solução envolve primeiro dissolver o diisocianato em um solvente, depois adicionar diois macromoleculares para reagir por um certo período de tempo e, finalmente, adicionar extensores de cadeia para gerar TPU.
O tipo de segmento macio do TPU, o peso molecular, o conteúdo do segmento duro ou macio e o estado de agregação do TPU podem afetar a densidade do TPU, com uma densidade de aproximadamente 1,10-1,25, e não há diferença significativa em comparação com outras borrachas e plásticos.
Com a mesma dureza, a densidade do TPU do tipo poliéter é menor que a do TPU do tipo poliéster.
3、 Processamento de TPU
Partículas de TPU requerem vários processos para formar o produto final, principalmente usando métodos de fusão e solução para processamento de TPU.
O processamento de fusão é um processo comumente usado na indústria de plásticos, como mistura, laminação, extrusão, moldagem por sopro e moldagem;
O processamento de soluções é o processo de preparação de uma solução dissolvendo partículas em um solvente ou polimerizando-as diretamente em um solvente e, então, revestindo, centrifugando e assim por diante.
O produto final feito de TPU geralmente não requer reação de reticulação de vulcanização, o que pode encurtar o ciclo de produção e reciclar materiais residuais.
4. Desempenho do TPU
O TPU tem alto módulo, alta resistência, alto alongamento e elasticidade, excelente resistência ao desgaste, resistência ao óleo, resistência a baixas temperaturas e resistência ao envelhecimento.
Alta resistência à tração, alto alongamento e baixa taxa de deformação permanente por compressão a longo prazo são vantagens significativas do TPU.
XiaoU irá elaborar principalmente sobre as propriedades mecânicas do TPU a partir de aspectos como resistência à tração e alongamento, resiliência, dureza, etc.
Alta resistência à tração e alto alongamento
O TPU possui excelente resistência à tração e alongamento. A partir dos dados da figura abaixo, podemos observar que a resistência à tração e o alongamento do TPU do tipo poliéter são muito superiores aos do plástico e da borracha de cloreto de polivinila.
Além disso, o TPU pode atender aos requisitos da indústria alimentícia com poucos ou nenhum aditivo adicionado durante o processamento, o que também é difícil de ser alcançado por outros materiais, como PVC e borracha.
A resiliência é muito sensível à temperatura
A resiliência do TPU refere-se ao grau em que ele se recupera rapidamente ao seu estado original após o alívio da tensão de deformação, expressa como energia de recuperação, que é a razão entre o trabalho de retração da deformação e o trabalho necessário para produzir a deformação. É uma função do módulo dinâmico e do atrito interno de um corpo elástico e é muito sensível à temperatura.
O rebote diminui com a diminuição da temperatura até uma determinada temperatura, e a elasticidade aumenta rapidamente novamente. Essa temperatura é a temperatura de cristalização do segmento macio, que é determinada pela estrutura do diol macromolecular. O TPU do tipo poliéter é inferior ao TPU do tipo poliéster. Em temperaturas abaixo da temperatura de cristalização, o elastômero torna-se muito duro e perde sua elasticidade. Portanto, a resiliência é semelhante ao rebote da superfície de um metal duro.
A faixa de dureza é Shore A60-D80
A dureza é um indicador da capacidade de um material de resistir à deformação, arranhões e arranhões.
A dureza do TPU geralmente é medida usando testadores de dureza Shore A e Shore D, com o Shore A usado para TPUs mais macios e o Shore D usado para TPUs mais duros.
A dureza do TPU pode ser ajustada ajustando a proporção de segmentos de cadeia macios e duros. Portanto, o TPU possui uma faixa de dureza relativamente ampla, variando de Shore A60 a D80, abrangendo a dureza da borracha e do plástico, e possui alta elasticidade em toda a faixa de dureza.
À medida que a dureza muda, algumas propriedades do TPU podem mudar. Por exemplo, aumentar a dureza do TPU resultará em mudanças de desempenho, como aumento do módulo de tração e da resistência ao rasgo, aumento da rigidez e da tensão compressiva (capacidade de carga), diminuição do alongamento, aumento da densidade e da geração dinâmica de calor, além de aumento da resistência ambiental.
5. Aplicação de TPU
Como um excelente elastômero, o TPU tem uma ampla gama de aplicações e é amplamente utilizado em necessidades diárias, artigos esportivos, brinquedos, materiais decorativos e outros campos.
Materiais para calçados
O TPU é usado principalmente em calçados devido à sua excelente elasticidade e resistência ao desgaste. Calçados que contêm TPU são muito mais confortáveis de usar do que calçados comuns, por isso são mais amplamente utilizados em calçados de alta qualidade, especialmente em alguns calçados esportivos e casuais.
mangueira
Devido à sua maciez, boa resistência à tração, resistência ao impacto e resistência a altas e baixas temperaturas, as mangueiras de TPU são amplamente utilizadas na China como mangueiras de gás e óleo para equipamentos mecânicos, como aeronaves, tanques, automóveis, motocicletas e máquinas-ferramentas.
cabo
O TPU oferece resistência ao rasgo, ao desgaste e à flexão, sendo a resistência a altas e baixas temperaturas a chave para o desempenho do cabo. Assim, no mercado chinês, cabos avançados, como cabos de controle e cabos de energia, utilizam TPUs para proteger os materiais de revestimento de projetos complexos de cabos, e suas aplicações estão se tornando cada vez mais difundidas.
Dispositivos médicos
O TPU é um material substituto do PVC seguro, estável e de alta qualidade, que não contém ftalatos e outras substâncias químicas nocivas, nem migra para o sangue ou outros líquidos no cateter médico ou na bolsa médica, causando efeitos colaterais. É também um TPU especialmente desenvolvido para extrusão e injeção.
filme
O filme de TPU é um filme fino feito de material granular de TPU por meio de processos especiais, como laminação, fundição, sopro e revestimento. Devido à sua alta resistência, resistência ao desgaste, boa elasticidade e resistência às intempéries, os filmes de TPU são amplamente utilizados nas indústrias de calçados, vestuário, automotivo, químico, eletrônico, médico e outros setores.
Horário da postagem: 05/02/2020