რა არის თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი?

რა არის თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი?

პოლიურეთანის ელასტომერი არის პოლიურეთანის სინთეზური მასალების მრავალფეროვნება (სხვა ჯიშები ეხება პოლიურეთანის ქაფს, პოლიურეთანის წებოვანს, პოლიურეთანის საფარს და პოლიურეთანის ბოჭკოს), ხოლო თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი არის პოლიურეთანის ელასტომერის სამი ტიპიდან ერთ-ერთი, ხალხი მას ჩვეულებრივ უწოდებენ TPU (TPU) პოლიურეთანის ელასტომერების სხვა ორი ძირითადი ტიპია ჩამოსხმული პოლიურეთანის ელასტომერები, შემოკლებით CPU და შერეული პოლიურეთანის ელასტომერები, შემოკლებით MPU).

TPU არის ერთგვარი პოლიურეთანის ელასტომერი, რომელიც შეიძლება პლასტიზირებული იყოს გაცხელებით და იხსნება გამხსნელით. CPU-სთან და MPU-სთან შედარებით, TPU-ს აქვს მცირე ან საერთოდ არ აქვს ქიმიური ჯვარედინი კავშირი თავის ქიმიურ სტრუქტურაში. მისი მოლეკულური ჯაჭვი ძირითადად წრფივია, მაგრამ არსებობს გარკვეული რაოდენობის ფიზიკური ჯვარედინი კავშირი. ეს არის თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი, რომელიც ძალიან დამახასიათებელია სტრუქტურაში.

TPU-ს სტრუქტურა და კლასიფიკაცია

თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი არის (AB) ბლოკის ხაზოვანი პოლიმერი. A წარმოადგენს პოლიმერულ პოლიოლს (ესტერი ან პოლიეთერი, მოლეკულური წონა 1000~6000) მაღალი მოლეკულური მასით, რომელსაც უწოდებენ გრძელ ჯაჭვს; B წარმოადგენს დიოლს, რომელიც შეიცავს 2-12 სწორი ჯაჭვის ნახშირბადის ატომს, რომელსაც ეწოდება მოკლე ჯაჭვი.

თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერის სტრუქტურაში A სეგმენტს ეწოდება რბილი სეგმენტი, რომელსაც აქვს მოქნილობისა და რბილობის მახასიათებლები, რაც ანიჭებს TPU-ს გაფართოებას; B სეგმენტსა და იზოციანატს შორის რეაქციის შედეგად წარმოქმნილ ურეთანის ჯაჭვს ეწოდება მყარი სეგმენტი, რომელსაც აქვს როგორც ხისტი, ასევე მყარი თვისებები. A და B სეგმენტების თანაფარდობის კორექტირებით, მზადდება TPU პროდუქტები სხვადასხვა ფიზიკური და მექანიკური თვისებებით.

რბილი სეგმენტის სტრუქტურის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს პოლიესტერის ტიპად, პოლიეთერის ტიპად და ბუტადიენის ტიპად, რომლებიც შესაბამისად შეიცავს ესტერულ ჯგუფს, ეთერ ჯგუფს ან ბუტენის ჯგუფს. მყარი სეგმენტის სტრუქტურის მიხედვით, იგი შეიძლება დაიყოს ურეთანის ტიპად და ურეთანის შარდოვანას ტიპებად, რომლებიც შესაბამისად მიიღება ეთილენგლიკოლის ჯაჭვის გამაგრძელებლებიდან ან დიამინის ჯაჭვის გამაგრძელებლებიდან. საერთო კლასიფიკაცია იყოფა პოლიესტერის ტიპად და პოლიეთერის ტიპად.

რა არის ნედლეული TPU სინთეზისთვის?

(1) პოლიმერ დიოლი

მაკრომოლეკულური დიოლი მოლეკულური წონით 500-დან 4000-მდე და ორფუნქციური ჯგუფებით, 50%-დან 80%-მდე შემცველობით TPU ელასტომერში, გადამწყვეტ როლს ასრულებს TPU-ს ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებში.

TPU ელასტომერისთვის შესაფერისი პოლიმერი დიოლი შეიძლება დაიყოს პოლიესტერად და პოლიეთერად: პოლიესტერი მოიცავს პოლიტეტრამეთილენ ადიპინის მჟავას გლიკოლს (PBA) ε PCL, PHC; პოლიეთერებს მიეკუთვნება პოლიოქსიპროპილენის ეთერგლიკოლი (PPG), ტეტრაჰიდროფურან პოლიეთერგლიკოლი (PTMG) და ა.შ.

(2) დიიზოციანატი

მოლეკულური წონა მცირეა, მაგრამ ფუნქცია გამორჩეულია, რომელიც არა მხოლოდ ასრულებს რბილი სეგმენტისა და მყარი სეგმენტის დამაკავშირებელ როლს, არამედ ანიჭებს TPU-ს სხვადასხვა კარგი ფიზიკური და მექანიკური თვისებებით. TPU-სთვის გამოსაყენებელი დიიზოციანატებია: მეთილენდიფენილდიიზოციანატი (MDI), მეთილენ ბის (-4-ციკლოჰექსილ იზოციანატი) (HMDI), პ-ფენილდიიზოციანატი (PPDI), 1,5-ნაფთალენის დიიზოციანატი (NDI), პ-ფენილოციანატი (დიმეთილისი). PXDI) და ა.შ.

(3) ჯაჭვის გამაფართოებელი

ჯაჭვის გამაფართოებელი მოლეკულური მასით 100~350, მიეკუთვნება მცირე მოლეკულურ დიოლს, მცირე მოლეკულურ წონას, ღია ჯაჭვის სტრუქტურას და შემცვლელი ჯგუფის გარეშე, ხელს უწყობს TPU-ს მაღალი სიხისტისა და მაღალი სკალარული წონის მისაღებად. TPU-სთვის შესაფერისი ჯაჭვის გამაფართოებლები მოიცავს 1,4-ბუტანედიოლს (BDO), 1,4-ბის (2-ჰიდროქსიეთოქსი) ბენზოლს (HQEE), 1,4-ციკლოჰექსანედიმეთანოლს (CHDM), პ-ფენილდიმეთილგლიკოლს (PXG) და ა.შ.

TPU-ს, როგორც გამაგრების აგენტის მოდიფიკაციის გამოყენება

პროდუქტის დანახარჯების შესამცირებლად და დამატებითი ეფექტურობის მისაღებად, პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერები შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც გამაგრილებელი აგენტები სხვადასხვა თერმოპლასტიკური და მოდიფიცირებული რეზინის მასალების გასამაგრებლად.

მაღალი პოლარობის გამო, პოლიურეთანი შეიძლება იყოს თავსებადი პოლარულ ფისებთან ან რეზინებთან, როგორიცაა ქლორირებული პოლიეთილენი (CPE), რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამედიცინო პროდუქტების დასამზადებლად; ABS-თან შერევამ შეიძლება შეცვალოს საინჟინრო თერმოპლასტიკა გამოსაყენებლად; როდესაც გამოიყენება პოლიკარბონატთან (PC) კომბინაციაში, მას აქვს ისეთი თვისებები, როგორიცაა ზეთის წინააღმდეგობა, საწვავის წინააღმდეგობა და დარტყმის წინააღმდეგობა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მანქანის ძარაების დასამზადებლად; პოლიესტერთან შერწყმისას მისი სიმტკიცე შეიძლება გაუმჯობესდეს; გარდა ამისა, ის შეიძლება კარგად იყოს თავსებადი PVC-სთან, პოლიოქსიმეთილენთან ან PVDC-თან; პოლიესტერი პოლიურეთანი კარგად თავსებადია 15% ნიტრილის რეზინის ან 40% ნიტრილის რეზინის/PVC ნარევთან; პოლიეთერ პოლიურეთანი ასევე შეიძლება კარგად შეესაბამებოდეს 40% ნიტრილის რეზინის/პოლივინილ ქლორიდის ნაზავის წებოს; ის ასევე შეიძლება იყოს თანათავსებადი აკრილონიტრილის სტიროლის (SAN) კოპოლიმერებთან; მას შეუძლია შექმნას ურთიერთშეღწევადი ქსელის (IPN) სტრუქტურები რეაქტიული პოლისილოქსანებით. ზემოაღნიშნული შერეული ადჰეზივების დიდი უმრავლესობა უკვე ოფიციალურად არის წარმოებული.

ბოლო წლების განმავლობაში, მზარდი კვლევა მიმდინარეობს TPU-ს მიერ POM-ის გამკაცრების შესახებ ჩინეთში. TPU-სა და POM-ის შერევა არა მხოლოდ აუმჯობესებს მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობას და TPU-ს მექანიკურ თვისებებს, არამედ მნიშვნელოვნად აძლიერებს POM-ს. ზოგიერთმა მკვლევარმა აჩვენა, რომ დაჭიმვის მოტეხილობის ტესტებში, POM მატრიცასთან შედარებით, POM შენადნობი TPU-ით გადავიდა მყიფე მოტეხილობიდან დრეკად მოტეხილობაზე. TPU-ს დამატება ასევე ანიჭებს POM-ს ფორმის მეხსიერების შესრულებას. POM-ის კრისტალური რეგიონი ემსახურება ფორმის მეხსიერების შენადნობის ფიქსირებულ ფაზას, ხოლო ამორფული TPU და POM-ის ამორფული რეგიონი შექცევად ფაზას ემსახურება. როდესაც აღდგენის პასუხის ტემპერატურაა 165 ℃ და აღდგენის დრო 120 წამია, შენადნობის აღდგენის მაჩვენებელი 95% -ს აღწევს და აღდგენის ეფექტი საუკეთესოა.

TPU ძნელია თავსებადი არაპოლარული პოლიმერული მასალებთან, როგორიცაა პოლიეთილენი, პოლიპროპილენი, ეთილენის პროპილენის რეზინი, ბუტადიენის რეზინი, იზოპრენის რეზინი ან ნარჩენი რეზინის ფხვნილი და არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას კომპოზიციების დასამზადებლად კარგი ეფექტურობით. ამიტომ, ამ უკანასკნელისთვის ხშირად გამოიყენება ზედაპირული დამუშავების მეთოდები, როგორიცაა პლაზმა, კორონა, სველი ქიმია, პრაიმერი, ალი ან რეაქტიული აირი. მაგალითად, American Air Products and Chemicals Company-მ ჩაატარა F2/O2 აქტიური გაზის ზედაპირის დამუშავება ულტრამაღალმოლეკულური წონის პოლიეთილენის წვრილ ფხვნილზე, მოლეკულური მასით 3-5 მილიონი და დაამატა იგი პოლიურეთანის ელასტომერში 10 თანაფარდობით. %, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს მისი მოქნილობის მოდული, დაჭიმვის სიმტკიცე და აცვიათ წინააღმდეგობა. და F2/O2 აქტიური გაზის ზედაპირის დამუშავება ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას 6-35 მმ სიგრძის მიმართულებით წაგრძელებულ მოკლე ბოჭკოებზე, რამაც შეიძლება გააუმჯობესოს კომპოზიციური მასალის სიმტკიცე და ცვეთა სიმტკიცე.

რა არის TPU-ს გამოყენების სფეროები?

1958 წელს Goodrich Chemical Company-მა (ახლა ეწოდა Lubrizol) პირველად დაარეგისტრირა TPU ბრენდი Estane. ბოლო 40 წლის განმავლობაში მსოფლიოში 20-ზე მეტი ბრენდის სახელი იყო და თითოეულ ბრენდს აქვს პროდუქციის რამდენიმე სერია. დღეისათვის მსოფლიოში TPU ნედლეულის მთავარი მწარმოებლები არიან: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding და ა.შ.

როგორც შესანიშნავი ელასტომერი, TPU-ს აქვს ქვედა დინების პროდუქტების ფართო სპექტრი, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიური საჭიროებების, სპორტული საქონლის, სათამაშოების, დეკორატიული მასალებისა და სხვა სფეროებში. ქვემოთ მოცემულია რამდენიმე მაგალითი.

① ფეხსაცმლის მასალები

TPU ძირითადად გამოიყენება ფეხსაცმლის მასალებისთვის მისი შესანიშნავი ელასტიურობისა და აცვიათ წინააღმდეგობის გამო. TPU-ს შემცველი ფეხსაცმელი ბევრად უფრო კომფორტულია, ვიდრე ჩვეულებრივი ფეხსაცმლის პროდუქტები, ამიტომ ისინი უფრო ფართოდ გამოიყენება მაღალი კლასის ფეხსაცმლის პროდუქტებში, განსაკუთრებით ზოგიერთ სპორტულ ფეხსაცმელში და ჩვეულებრივი ფეხსაცმელი.

② შლანგები

რბილობის, კარგი დაჭიმვის სიმტკიცის, ზემოქმედების სიძლიერის და მაღალი და დაბალი ტემპერატურისადმი გამძლეობის გამო, TPU შლანგები ფართოდ გამოიყენება ჩინეთში, როგორც გაზისა და ნავთობის შლანგები მექანიკური აღჭურვილობისთვის, როგორიცაა თვითმფრინავები, ტანკები, ავტომობილები, მოტოციკლები და ჩარხები.

③ კაბელი

TPU უზრუნველყოფს რღვევის წინააღმდეგობას, აცვიათ წინააღმდეგობას და დახრის მახასიათებლებს, მაღალი და დაბალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა არის საკაბელო მუშაობის გასაღები. ასე რომ, ჩინეთის ბაზარზე, მოწინავე კაბელები, როგორიცაა საკონტროლო კაბელები და დენის კაბელები, იყენებენ TPU-ს რთული საკაბელო დიზაინის საფარის მასალების დასაცავად და მათი გამოყენება სულ უფრო ფართოვდება.

④ სამედიცინო მოწყობილობები

TPU არის უსაფრთხო, სტაბილური და მაღალი ხარისხის PVC შემცვლელი მასალა, რომელიც არ შეიცავს ფტალატს და სხვა ქიმიურ მავნე ნივთიერებებს და გადადის სისხლში ან სხვა სითხეებში სამედიცინო კათეტერში ან სამედიცინო ჩანთაში გვერდითი ეფექტების გამოწვევის მიზნით. უფრო მეტიც, სპეციალურად შემუშავებული ექსტრუზიის კლასის და ინექციის კლასის TPU ადვილად შეიძლება გამოყენებულ იქნას არსებული PVC აღჭურვილობაში მცირე გამართვით.

⑤ მანქანები და სხვა სატრანსპორტო საშუალებები

ნეილონის ქსოვილის ორივე მხარის პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერით ექსტრუზირებით და დაფარვით შეიძლება დამზადდეს გასაბერი საბრძოლო თავდასხმის ჯოხები და სადაზვერვო ჯომები, რომლებზეც 3-15 ადამიანია გადაყვანილი, ბევრად უკეთესი ეფექტურობით, ვიდრე ვულკანიზებული რეზინის გასაბერი ჯომები; პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერი, რომელიც გამაგრებულია მინის ბოჭკოებით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხეულის კომპონენტების დასამზადებლად, როგორიცაა ჩამოსხმული ნაწილები თავად მანქანის ორივე მხარეს, კარების ტყავი, ბამპერები, ხახუნის საწინააღმდეგო ზოლები და გრილები.