Apa itu elastomer poliuretan termoplastik?

Apa itu elastomer poliuretan termoplastik?

Elastomer poliuretan adalah berbagai bahan sintetis poliuretan (varietas lain mengacu pada busa poliuretan, perekat poliuretan, pelapis poliuretan, dan serat poliuretan), dan elastomer poliuretan termoplastik adalah salah satu dari tiga jenis elastomer poliuretan, Orang biasa menyebutnya sebagai TPU (the dua jenis utama elastomer poliuretan lainnya adalah elastomer poliuretan cor, disingkat CPU, dan elastomer poliuretan campuran, disingkat MPU).

TPU adalah sejenis elastomer poliuretan yang dapat dibuat plastis dengan pemanasan dan dilarutkan dengan pelarut. Dibandingkan dengan CPU dan MPU, TPU memiliki sedikit atau tidak ada ikatan silang kimia dalam struktur kimianya. Rantai molekulnya pada dasarnya linier, tetapi terdapat sejumlah ikatan silang fisik. Ini adalah elastomer poliuretan termoplastik yang strukturnya sangat khas.

Struktur dan klasifikasi TPU

Elastomer poliuretan termoplastik adalah polimer linier blok (AB). A mewakili poliol polimer (ester atau polieter, berat molekul 1000~6000) dengan berat molekul tinggi, disebut rantai panjang; B mewakili diol yang mengandung 2-12 atom karbon rantai lurus, yang disebut rantai pendek.

Pada struktur elastomer poliuretan termoplastik, segmen A disebut segmen lunak, yang mempunyai ciri kelenturan dan kelembutan, sehingga TPU mempunyai sifat dapat diperpanjang; Rantai uretan yang dihasilkan oleh reaksi antara segmen B dan isosianat disebut segmen keras, yang memiliki sifat kaku dan keras. Dengan menyesuaikan rasio segmen A dan B, dibuatlah produk TPU dengan sifat fisik dan mekanik yang berbeda.

Menurut struktur segmen lunaknya, dapat dibagi menjadi jenis poliester, jenis polieter, dan jenis butadiena, yang masing-masing mengandung gugus ester, gugus eter, atau gugus butena. Menurut struktur segmen kerasnya, dapat dibagi menjadi tipe uretan dan tipe urea uretan, yang masing-masing diperoleh dari pemanjang rantai etilen glikol atau pemanjang rantai diamina. Klasifikasi umum dibagi menjadi tipe poliester dan tipe polieter.

Apa bahan baku untuk sintesis TPU?

(1) Polimer Diol

Diol makromolekul dengan berat molekul berkisar antara 500 hingga 4000 dan gugus bifungsional, dengan kandungan 50% hingga 80% dalam elastomer TPU, memainkan peran yang menentukan dalam sifat fisik dan kimia TPU.

Polimer Diol yang cocok untuk elastomer TPU dapat dibagi menjadi poliester dan polieter: poliester meliputi polytetramethylene Adipic acid glikol (PBA) ε PCL, PHC; Polieter termasuk polioksipropilen eter glikol (PPG), tetrahidrofuran polieter glikol (PTMG), dll.

(2) Diisosianat

Berat molekulnya kecil tetapi fungsinya luar biasa, yang tidak hanya berperan menghubungkan segmen lunak dan segmen keras, tetapi juga memberikan TPU berbagai sifat fisik dan mekanik yang baik. Diisosianat yang berlaku untuk TPU adalah: Metilen difenil diisosianat (MDI), metilen bis (-4-sikloheksil isosianat) (HMDI), p-fenildiisosianat (PPDI), 1,5-naftalena diisosianat (NDI), p-fenildimetil diisosianat ( PXDI), dll.

(3) Pemanjang rantai

Pemanjang rantai dengan berat molekul 100~350, milik Diol molekul kecil, berat molekul kecil, struktur rantai terbuka dan tidak ada gugus substituen kondusif untuk memperoleh kekerasan tinggi dan berat skalar TPU yang tinggi. Pemanjang rantai yang cocok untuk TPU meliputi 1,4-butanediol (BDO), 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene (HQEE), 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), p-phenyldimethylglycol (PXG), dll.

Penerapan Modifikasi TPU sebagai Bahan Pengerasan

Untuk mengurangi biaya produk dan memperoleh kinerja tambahan, elastomer termoplastik poliuretan dapat digunakan sebagai bahan pengeras yang umum digunakan untuk memperkuat berbagai bahan termoplastik dan karet yang dimodifikasi.

Karena polaritasnya yang tinggi, poliuretan dapat kompatibel dengan resin atau karet polar, seperti polietilen terklorinasi (CPE), yang dapat digunakan untuk membuat produk medis; Pencampuran dengan ABS dapat menggantikan penggunaan termoplastik rekayasa; Jika digunakan dalam kombinasi dengan polikarbonat (PC), ia memiliki sifat seperti tahan minyak, tahan bahan bakar, dan tahan benturan, serta dapat digunakan untuk membuat bodi mobil; Jika dikombinasikan dengan poliester, ketangguhannya dapat ditingkatkan; Selain itu, dapat juga kompatibel dengan PVC, Polyoxymethylene atau PVDC; Poliuretan poliester dapat kompatibel dengan baik dengan 15% karet nitril atau 40% karet nitril/campuran PVC; Polieter poliuretan juga cocok dengan 40% perekat campuran karet nitril/polivinil klorida; Ia juga dapat kompatibel dengan kopolimer akrilonitril stirena (SAN); Ia dapat membentuk struktur jaringan interpenetrasi (IPN) dengan polisiloksan reaktif. Sebagian besar perekat campuran yang disebutkan di atas telah diproduksi secara resmi.

Dalam beberapa tahun terakhir, terdapat peningkatan penelitian mengenai penguatan POM oleh TPU di Tiongkok. Pencampuran TPU dan POM tidak hanya meningkatkan ketahanan suhu tinggi dan sifat mekanik TPU, namun juga memperkuat POM secara signifikan. Beberapa peneliti telah menunjukkan bahwa dalam uji rekahan tarik, dibandingkan dengan matriks POM, paduan POM dengan TPU telah mengalami transisi dari rekahan getas menjadi rekahan ulet. Penambahan TPU juga memberi POM kinerja memori bentuk. Wilayah kristalin POM berfungsi sebagai fase tetap dari paduan memori bentuk, sedangkan wilayah amorf dari TPU amorf dan POM berfungsi sebagai fase reversibel. Ketika suhu respons pemulihan adalah 165 ℃ dan waktu pemulihan adalah 120 detik, tingkat pemulihan paduan mencapai lebih dari 95%, dan efek pemulihan adalah yang terbaik.

TPU sulit untuk kompatibel dengan bahan polimer non-polar seperti polietilen, polipropilena, karet etilen propilena, karet butadiena, karet isoprena atau bubuk karet bekas, dan tidak dapat digunakan untuk menghasilkan komposit dengan kinerja yang baik. Oleh karena itu, metode perawatan permukaan seperti plasma, corona, kimia basah, primer, api atau gas reaktif sering digunakan untuk metode terakhir. Misalnya, American Air Products and Chemicals Company telah melakukan perlakuan permukaan gas aktif F2/O2 pada bubuk halus polietilen dengan berat molekul sangat tinggi dengan berat molekul 3-5 juta, dan menambahkannya ke elastomer poliuretan dengan perbandingan 10 %, yang secara signifikan dapat meningkatkan modulus lentur, kekuatan tarik, dan ketahanan ausnya. Dan perlakuan permukaan gas aktif F2/O2 juga dapat diterapkan pada serat pendek memanjang terarah dengan panjang 6-35mm, yang dapat meningkatkan kekakuan dan ketangguhan sobek material komposit.

Apa saja bidang penerapan TPU?

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 nama merek di seluruh dunia, dan setiap merek memiliki beberapa seri produk. Saat ini, produsen bahan baku TPU utama di dunia adalah: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, dll.

Sebagai elastomer unggulan, TPU memiliki berbagai macam produk hilir yang banyak digunakan dalam kebutuhan sehari-hari, perlengkapan olah raga, mainan, bahan dekoratif, dan bidang lainnya. Di bawah ini adalah beberapa contoh.

① 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 dibandingkan produk alas kaki biasa, sehingga lebih banyak digunakan pada produk alas kaki kelas atas, terutama beberapa sepatu olahraga dan sepatu kasual.

② Selang

Karena kelembutannya, kekuatan tarik yang baik, kekuatan benturan, dan ketahanan terhadap suhu tinggi dan rendah, selang TPU banyak digunakan di China sebagai selang gas dan minyak untuk peralatan mekanis seperti pesawat terbang, tank, mobil, sepeda motor, dan peralatan mesin.

③ Kabel

TPU memberikan karakteristik ketahanan sobek, ketahanan aus, dan tekukan, dengan ketahanan suhu tinggi dan rendah menjadi kunci kinerja kabel. Jadi di pasar Tiongkok, kabel canggih seperti kabel kontrol dan kabel daya menggunakan TPU untuk melindungi bahan pelapis desain kabel yang rumit, dan penerapannya semakin meluas.

④ Alat kesehatan

TPU adalah bahan pengganti PVC yang aman, stabil, dan berkualitas tinggi, tidak mengandung Phthalate dan zat kimia berbahaya lainnya, dan akan berpindah ke darah atau cairan lain di dalam kateter medis atau tas medis sehingga menimbulkan efek samping. Selain itu, TPU tingkat ekstrusi dan tingkat injeksi yang dikembangkan secara khusus dapat dengan mudah digunakan dengan sedikit debugging pada peralatan PVC yang ada.

⑤ Kendaraan dan alat transportasi lainnya

Dengan mengekstrusi dan melapisi kedua sisi kain nilon dengan elastomer termoplastik poliuretan, rakit serang tempur tiup dan rakit pengintai yang membawa 3-15 orang dapat dibuat, dengan kinerja yang jauh lebih baik daripada rakit tiup karet vulkanisasi; Elastomer termoplastik poliuretan yang diperkuat dengan serat kaca dapat digunakan untuk membuat komponen bodi seperti cetakan bagian pada kedua sisi mobil itu sendiri, kulit pintu, bemper, strip anti gesekan, dan kisi-kisi.