Pada tahun 1958, Goodrich Chemical Company (sekarang berganti nama menjadi Lubrizol) mendaftarkan merek TPU Estane untuk pertama kalinya. Selama 40 tahun terakhir, terdapat lebih dari 20 merek dagang di seluruh dunia, dan setiap merek memiliki beberapa seri produk. Saat ini, produsen bahan baku TPU terutama meliputi BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical, dll.
1. Kategori TPU
Berdasarkan struktur segmen lunaknya, dapat dibagi menjadi tipe poliester, tipe polieter, dan tipe butadiena, yang masing-masing mengandung gugus ester, gugus eter, atau gugus butena.
Berdasarkan struktur segmen kerasnya, dapat dibagi menjadi tipe uretan dan tipe uretan urea, yang masing-masing diperoleh dari pemanjang rantai etilen glikol atau pemanjang rantai diamina. Klasifikasi umum dibagi menjadi tipe poliester dan tipe polieter.
Berdasarkan ada atau tidaknya ikatan silang, bahan ini dapat dibagi menjadi termoplastik murni dan semi termoplastik.
Yang pertama memiliki struktur linier murni dan tidak memiliki ikatan silang; yang kedua mengandung sejumlah kecil ikatan silang seperti ester asam alofanik.
Berdasarkan penggunaan produk jadi, produk tersebut dapat dibagi menjadi bagian-bagian berprofil (berbagai elemen mesin), pipa (selubung, profil batang), film (lembaran, pelat tipis), perekat, pelapis, serat, dan lain sebagainya.
2. Sintesis TPU
TPU termasuk dalam kelompok poliuretan dari segi struktur molekul. Jadi, bagaimana cara kerjanya?
Berdasarkan proses sintesis yang berbeda, polimerisasi terutama dibagi menjadi polimerisasi massal dan polimerisasi larutan.
Dalam polimerisasi massal, metode ini juga dapat dibagi menjadi metode pra-polimerisasi dan metode satu langkah berdasarkan ada atau tidaknya reaksi pendahuluan:
Metode prepolimerisasi melibatkan reaksi diisosianat dengan diol makromolekuler selama periode waktu tertentu sebelum menambahkan perpanjangan rantai untuk menghasilkan TPU;
Metode satu langkah ini melibatkan pencampuran dan reaksi simultan antara diol makromolekuler, diisosianat, dan pemanjang rantai untuk membentuk TPU.
Polimerisasi larutan melibatkan langkah pertama yaitu melarutkan diisosianat dalam pelarut, kemudian menambahkan diol makromolekuler untuk bereaksi selama jangka waktu tertentu, dan akhirnya menambahkan pemanjang rantai untuk menghasilkan TPU.
Jenis segmen lunak TPU, berat molekul, kandungan segmen keras atau lunak, dan keadaan agregasi TPU dapat memengaruhi densitas TPU, dengan densitas sekitar 1,10-1,25, dan tidak ada perbedaan signifikan dibandingkan dengan karet dan plastik lainnya.
Pada tingkat kekerasan yang sama, densitas TPU tipe polieter lebih rendah daripada TPU tipe poliester.
3. Pemrosesan TPU
Partikel TPU memerlukan berbagai proses untuk membentuk produk akhir, terutama menggunakan metode peleburan dan pelarutan untuk pemrosesan TPU.
Proses peleburan adalah proses yang umum digunakan dalam industri plastik, seperti pencampuran, penggulungan, ekstrusi, pencetakan tiup, dan pencetakan;
Pemrosesan larutan adalah proses menyiapkan larutan dengan melarutkan partikel dalam pelarut atau mempolimerisasikannya secara langsung dalam pelarut, kemudian melakukan pelapisan, pemintalan, dan sebagainya.
Produk akhir yang terbuat dari TPU umumnya tidak memerlukan reaksi vulkanisasi atau pengikatan silang, yang dapat mempersingkat siklus produksi dan mendaur ulang bahan limbah.
4. Kinerja TPU
TPU memiliki modulus tinggi, kekuatan tinggi, elongasi dan elastisitas tinggi, ketahanan aus yang sangat baik, ketahanan terhadap minyak, ketahanan terhadap suhu rendah, dan ketahanan terhadap penuaan.
Kekuatan tarik yang tinggi, elongasi yang tinggi, dan tingkat deformasi permanen kompresi jangka panjang yang rendah merupakan keunggulan signifikan dari TPU.
XiaoU akan membahas secara rinci sifat-sifat mekanik TPU dari berbagai aspek seperti kekuatan tarik dan perpanjangan, elastisitas, kekerasan, dan lain sebagainya.
Kekuatan tarik tinggi dan elongasi tinggi
TPU memiliki kekuatan tarik dan elongasi yang sangat baik. Dari data pada gambar di bawah, kita dapat melihat bahwa kekuatan tarik dan elongasi TPU tipe polieter jauh lebih baik daripada plastik polivinil klorida dan karet.
Selain itu, TPU dapat memenuhi persyaratan industri makanan dengan sedikit atau tanpa tambahan aditif selama proses pengolahan, yang juga sulit dicapai oleh bahan lain seperti PVC dan karet.
Ketahanan sangat sensitif terhadap suhu.
Ketahanan TPU mengacu pada tingkat seberapa cepat ia pulih ke keadaan semula setelah tegangan deformasi dihilangkan, yang dinyatakan sebagai energi pemulihan, yaitu rasio kerja retraksi deformasi terhadap kerja yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi. Ini merupakan fungsi dari modulus dinamis dan gesekan internal dari suatu benda elastis dan sangat sensitif terhadap suhu.
Daya pantul menurun seiring penurunan suhu hingga suhu tertentu, dan elastisitas meningkat kembali dengan cepat. Suhu ini adalah suhu kristalisasi segmen lunak, yang ditentukan oleh struktur diol makromolekul. TPU tipe polieter memiliki nilai lebih rendah daripada TPU tipe poliester. Pada suhu di bawah suhu kristalisasi, elastomer menjadi sangat keras dan kehilangan elastisitasnya. Oleh karena itu, daya pantulnya mirip dengan pantulan dari permukaan logam keras.
Tingkat kekerasannya berkisar antara Shore A60-D80.
Kekerasan adalah indikator kemampuan suatu material untuk menahan deformasi, goresan, dan kerusakan.
Kekerasan TPU biasanya diukur menggunakan alat uji kekerasan Shore A dan Shore D, dengan Shore A digunakan untuk TPU yang lebih lunak dan Shore D digunakan untuk TPU yang lebih keras.
Kekerasan TPU dapat disesuaikan dengan mengatur proporsi segmen rantai lunak dan keras. Oleh karena itu, TPU memiliki rentang kekerasan yang relatif luas, mulai dari Shore A60-D80, mencakup kekerasan karet dan plastik, dan memiliki elastisitas tinggi di seluruh rentang kekerasan tersebut.
Seiring perubahan kekerasan, beberapa sifat TPU dapat berubah. Misalnya, peningkatan kekerasan TPU akan menghasilkan perubahan kinerja seperti peningkatan modulus tarik dan kekuatan sobek, peningkatan kekakuan dan tegangan tekan (kapasitas beban), penurunan elongasi, peningkatan densitas dan pembangkitan panas dinamis, serta peningkatan ketahanan terhadap lingkungan.
5. Aplikasi TPU
Sebagai elastomer yang sangat baik, TPU memiliki berbagai macam arah produk hilir dan banyak digunakan dalam kebutuhan sehari-hari, barang olahraga, mainan, bahan dekoratif, dan bidang lainnya.
Bahan sepatu
TPU terutama digunakan untuk bahan sepatu karena elastisitas dan ketahanan ausnya yang sangat baik. Produk alas kaki yang mengandung TPU jauh lebih nyaman dipakai daripada produk alas kaki biasa, sehingga lebih banyak digunakan pada produk alas kaki kelas atas, terutama beberapa sepatu olahraga dan sepatu kasual.
selang
Karena sifatnya yang lembut, kekuatan tarik yang baik, kekuatan benturan, dan ketahanan terhadap suhu tinggi dan rendah, selang TPU banyak digunakan di Tiongkok sebagai selang gas dan minyak untuk peralatan mekanik seperti pesawat terbang, tank, mobil, sepeda motor, dan mesin perkakas.
kabel
TPU memberikan ketahanan terhadap sobekan, keausan, dan karakteristik tekukan, dengan ketahanan terhadap suhu tinggi dan rendah sebagai kunci kinerja kabel. Oleh karena itu, di pasar Tiongkok, kabel canggih seperti kabel kontrol dan kabel daya menggunakan TPU untuk melindungi material pelapis dari desain kabel yang kompleks, dan aplikasinya semakin meluas.
Alat kesehatan
TPU adalah bahan pengganti PVC yang aman, stabil, dan berkualitas tinggi, yang tidak mengandung ftalat dan zat kimia berbahaya lainnya, serta tidak akan bermigrasi ke dalam darah atau cairan lain di dalam kateter medis atau kantung medis sehingga menyebabkan efek samping. TPU ini juga merupakan TPU kelas ekstrusi dan kelas injeksi yang dikembangkan secara khusus.
film
Film TPU adalah film tipis yang terbuat dari bahan granular TPU melalui proses khusus seperti penggulungan, pencetakan, peniupan, dan pelapisan. Karena kekuatan tinggi, ketahanan aus, elastisitas yang baik, dan ketahanan terhadap cuaca, film TPU banyak digunakan di berbagai industri, bahan sepatu, perlengkapan pakaian, otomotif, kimia, elektronik, medis, dan bidang lainnya.
Waktu posting: 05 Februari 2020