O que é elastômero de poliuretano termoplástico?

O que é elastômero de poliuretano termoplástico?

Polyurethane elastomer is a variety of polyurethane synthetic materials (other varieties refer to polyurethane foam, polyurethane adhesive, polyurethane coating and polyurethane fiber), and Thermoplastic polyurethane elastomer is one of the three types of polyurethane elastomer, People commonly refer to it as TPU (the other two major types of polyurethane elastomers are cast polyurethane Elastômeros, abreviados como CPU, e elastômeros mistos de poliuretano, abreviados como MPU).

A TPU é um tipo de elastômero de poliuretano que pode ser plastificado por aquecimento e dissolvido por solvente. Comparado com a CPU e a MPU, a TPU possui pouca ou nenhuma reticulação química em sua estrutura química. Sua cadeia molecular é basicamente linear, mas há uma certa quantidade de reticulação física. Este é o elastômero de poliuretano termoplástico que é muito característico na estrutura.

Estrutura e classificação de TPU

O elastômero de poliuretano termoplástico é um polímero linear de bloqueio (AB). A representa um polímero polyol (éster ou poliéter, peso molecular de 1000 ~ 6000) com alto peso molecular, chamado cadeia longa; B representa um diol contendo 2-12 átomos de carbono de cadeia reta, chamado de cadeia curta.

Na estrutura do elastômero de poliuretano termoplástico, o segmento A é chamado de segmento soft, que tem as características de flexibilidade e suavidade, fazendo com que a TPU tenha extensibilidade; A cadeia de uretano gerada pela reação entre o segmento B e o isocianato é chamada de segmento rígido, que possui propriedades rígidas e duras. Ajustando a razão dos segmentos A e B, são feitos produtos de TPU com diferentes propriedades físicas e mecânicas.

De acordo com a estrutura do segmento soft, ele pode ser dividido em tipo de poliéster, tipo poliéter e tipo butadieno, que contêm respectivamente o grupo éster, o grupo éter ou o grupo buteno. De acordo com a estrutura do segmento rígido, ele pode ser dividido em tipo de uretano e tipo de ureia, que são obtidos respectivamente a partir de extensores da cadeia de etileno glicol ou extensores de cadeia de diamina. A classificação comum é dividida no tipo de poliéster e no tipo poliéter.

Quais são as matérias -primas para a síntese de TPU?

(1) Diol de polímero

Diol macromolecular com um peso molecular variando de 500 a 4000 e grupos bifuncionais, com um conteúdo de 50% a 80% no elastômero de TPU, desempenha um papel decisivo nas propriedades físicas e químicas da TPU.

O diol polimérico adequado para elastômero de TPU pode ser dividido em poliéster e poliéter: o poliéster inclui glicol de ácido adipico de politetrametileno (PBA) ε PCL, PH; Os poliethers incluem glicol éter polioxipropileno (PPG), glicol poliéter tetra -hidrofurano (PTMG), etc.

(2) diisocianato

O peso molecular é pequeno, mas a função é excelente, que não apenas desempenha o papel de conectar o segmento soft e o segmento duro, mas também doa a TPU com várias boas propriedades físicas e mecânicas. The diisocyanates applicable to the TPU are: Methylene diphenyl diisocyanate (MDI), methylene bis (-4-cyclohexyl isocyanate) (HMDI), p-phenyldiisocyanate (PPDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), p-phenyldimethyl diisocyanate (Pxdi), etc.

(3) Extender de cadeia

O extensor da cadeia com um peso molecular de 100 ~ 350, pertencente a diol molecular pequeno, peso molecular pequeno, estrutura de cadeia aberta e nenhum grupo substituinte é propício à obtenção de alta dureza e alto peso escalar da TPU. Os extensores de cadeia adequados para TPU incluem 1,4-butanodiol (BDO), benzeno de 1,4-bis (2-hidroxietoxi) (HQEE), 1,4-ciclohexanedimethanol (CHDM), p-fenildimetilgliclicol (pxg), etc.

Aplicação de modificação da TPU como um agente de endurecimento

Para reduzir os custos do produto e obter desempenho adicional, os elastômeros termoplásticos de poliuretano podem ser usados ​​como agentes de endurecimento comumente usados ​​para endurecer vários materiais de borracha termoplásticos e modificados.

Devido à sua alta polaridade, o poliuretano pode ser compatível com resinas ou borrachas polares, como o polietileno clorado (CPE), que pode ser usado para fabricar produtos médicos; A mistura com ABS pode substituir os termoplásticos de engenharia para uso; Quando usado em combinação com policarbonato (PC), possui propriedades como resistência ao óleo, resistência a combustível e resistência ao impacto e pode ser usada para fazer corpos de carro; Quando combinado com poliéster, sua resistência pode ser melhorada; Além disso, pode ser bem compatível com PVC, polioximetileno ou PVDC; O poliureretano de poliéster pode ser bem compatível com borracha nitrila a 15% ou mistura de borracha nitrila/nitrila de 40%; O poliéter poliuretano também pode ser bem compatível com 40% de adesivo de mistura de borracha de nitrila/polivinil; Também pode ser CO compatível com copolímeros de estireno de acrilonitrila (SAN); Ele pode formar estruturas de rede interpenetrante (IPN) com polissiloxanos reativos. A grande maioria dos adesivos misturados acima mencionados já foi produzido oficialmente.

Nos últimos anos, houve uma pesquisa crescente sobre o endurecimento da POM pela TPU na China. A mistura de TPU e POM não apenas melhora a resistência de alta temperatura e as propriedades mecânicas da TPU, mas também endurece significativamente o POM. Alguns pesquisadores mostraram que, em testes de fratura por tração, em comparação com a matriz POM, a liga POM com TPU passou da fratura frágil para a fratura dúctil. A adição de TPU também concede POM com o desempenho da memória de forma. A região cristalina do POM serve como a fase fixa da liga de memória de forma, enquanto a região amorfa de TPU e POM amorfa serve como fase reversível. Quando a temperatura da resposta de recuperação é de 165 ℃ e o tempo de recuperação é de 120 segundos, a taxa de recuperação da liga atinge mais de 95%e o efeito de recuperação é o melhor.

A TPU é difícil de ser compatível com materiais de polímeros não polares, como polietileno, polipropileno, borracha de etileno propileno, borracha butadieno, borracha isoprene ou resíduos de borracha e não pode ser usada para produzir compósitos com bom desempenho. Portanto, métodos de tratamento de superfície como plasma, coroa, química úmida, primer, chama ou gás reativo são frequentemente usados ​​para o último. Por exemplo, a American Air Products and Chemicals Company realizou o tratamento da superfície de gás ativo F2/O2 em pó fino de polietileno de polietileno de peso molecular ultra-alto com um peso molecular de 3-5 milhões e adicionou-o ao elástomo de poliuretano a uma proporção de 10%, o que pode melhorar significativamente seu módulo flexural, resistência a tensilação e resistência ao desgaste. E o tratamento da superfície do gás ativo F2/O2 também pode ser aplicado às fibras curtas alongadas direcionalmente com um comprimento de 6-35 mm, o que pode melhorar a rigidez e a tenacidade ao lascar o material compósito.

Quais são as áreas de aplicação da TPU?

Em 1958, a Goodrich Chemical Company (agora renomeada Lubrizol) registrou a marca TPU Etane pela primeira vez. Nos últimos 40 anos, houve mais de 20 nomes de marcas em todo o mundo, e cada marca possui várias séries de produtos. Atualmente, os principais fabricantes de matérias -primas da TPU do mundo são: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

Como um excelente elastômero, a TPU possui uma ampla gama de produtos a jusante, que são amplamente utilizados em necessidades diárias, produtos esportivos, brinquedos, materiais decorativos e outros campos. Abaixo estão alguns exemplos.

① Materiais de sapato

A TPU é usada principalmente para materiais de sapatos devido à sua excelente elasticidade e resistência ao desgaste. Os produtos de calçados que contêm TPU são muito mais confortáveis ​​de usar do que os produtos de calçados comuns, por isso são mais amplamente utilizados em produtos de calçados sofisticados, especialmente alguns sapatos esportivos e sapatos casuais.

② Mangueiras

Devido à sua suavidade, boa resistência à tração, resistência ao impacto e resistência a temperaturas altas e baixas, as mangueiras de TPU são amplamente utilizadas na China como mangueiras de gás e petróleo para equipamentos mecânicos, como aeronaves, tanques, automóveis, motocicletas e ferramentas de máquinas.

③ cabo

A TPU fornece resistência às lata, resistência ao desgaste e características de flexão, sendo a resistência de alta e baixa temperatura a chave para o desempenho do cabo. Portanto, no mercado chinês, cabos avançados, como cabos de controle e cabos de energia, usam TPUs para proteger os materiais de revestimento de projetos complexos de cabos, e suas aplicações estão se tornando cada vez mais difundidas.

④ Dispositivos médicos

A TPU é um material substituto de PVC seguro, estável e de alta qualidade, que não conterá ftalato e outras substâncias nocivas químicas, e migrará para o sangue ou outros líquidos no cateter médico ou no saco médico para causar efeitos colaterais. Além disso, a TPU de grau de extrusão e grau de injeção especialmente desenvolvida pode ser facilmente usada com um pouco de depuração no equipamento de PVC existente.

⑤ Veículos e outros meios de transporte

Extrudando e revestindo ambos os lados do tecido de nylon com elastômero termoplástico de poliuretano, balsas de ataque de combate infláveis ​​e jangadas de reconhecimento que transportam 3 a 15 pessoas podem ser feitas, com desempenho muito melhor do que as jangadas infláveis ​​de borracha vulcanizadas; O elastômero termoplástico de poliuretano reforçado com fibra de vidro pode ser usado para fazer componentes corporais, como partes moldadas em ambos os lados do próprio carro, peles de porta, pára -choques, tiras anti -atrito e grelhas.