რა არის თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი?

რა არის თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი?

პოლიურეთანის ელასტომერი არის პოლიურეთანის სინთეზური მასალების მრავალფეროვნება (სხვა სახეობები მოიცავს პოლიურეთანის ქაფს, პოლიურეთანის წებოვანს, პოლიურეთანის საფარს და პოლიურეთანის ბოჭკოს), ხოლო თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი პოლიურეთანის ელასტომერის სამი ტიპიდან ერთ-ერთია, რომელსაც ხალხი ჩვეულებრივ TPU-ს უწოდებს (პოლიურეთანის ელასტომერების დანარჩენი ორი ძირითადი ტიპია თუჯის პოლიურეთანის ელასტომერები, შემოკლებით CPU, და შერეული პოლიურეთანის ელასტომერები, შემოკლებით MPU).

TPU არის პოლიურეთანის ელასტომერის სახეობა, რომლის პლასტიფიცირება შესაძლებელია გაცხელებით და გახსნა შესაძლებელია გამხსნელში. CPU-სთან და MPU-სთან შედარებით, TPU-ს ქიმიურ სტრუქტურაში ქიმიური ჯვარედინი შეერთება თითქმის არ აქვს ან ძალიან მცირეა. მისი მოლეკულური ჯაჭვი ძირითადად წრფივია, მაგრამ არსებობს ფიზიკური ჯვარედინი შეერთების გარკვეული რაოდენობა. ეს არის თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი, რომელიც სტრუქტურით ძალიან დამახასიათებელია.

TPU-ს სტრუქტურა და კლასიფიკაცია

თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერი არის (AB) ბლოკური ხაზოვანი პოლიმერი. A წარმოადგენს პოლიმერ პოლიოლს (ეთერი ან პოლიეთერი, მოლეკულური წონით 1000~6000) მაღალი მოლეკულური წონით, რომელსაც გრძელი ჯაჭვი ეწოდება; B წარმოადგენს დიოლს, რომელიც შეიცავს 2-12 სწორჯაჭვიან ნახშირბადის ატომს, რომელსაც მოკლე ჯაჭვი ეწოდება.

თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ელასტომერის სტრუქტურაში, სეგმენტ A-ს ეწოდება რბილი სეგმენტი, რომელსაც აქვს მოქნილობისა და რბილობის მახასიათებლები, რაც TPU-ს გაფართოებადობას ანიჭებს; B სეგმენტსა და იზოციანატს შორის რეაქციით წარმოქმნილ ურეთანის ჯაჭვს ეწოდება მყარი სეგმენტი, რომელსაც აქვს როგორც ხისტი, ასევე მყარი თვისებები. A და B სეგმენტების თანაფარდობის რეგულირებით, მიიღება TPU პროდუქტები სხვადასხვა ფიზიკური და მექანიკური თვისებებით.

რბილი სეგმენტის სტრუქტურის მიხედვით, იგი შეიძლება დაიყოს პოლიესტერის ტიპის, პოლიეთერის ტიპის და ბუტადიენის ტიპის, რომლებიც შესაბამისად შეიცავს ეთერის ჯგუფს, ეთერის ჯგუფს ან ბუტენის ჯგუფს. მყარი სეგმენტის სტრუქტურის მიხედვით, იგი შეიძლება დაიყოს ურეთანის ტიპის და ურეთანის შარდოვანას ტიპის, რომლებიც შესაბამისად მიიღება ეთილენგლიკოლის ჯაჭვის გამაფართოებლებისგან ან დიამინის ჯაჭვის გამაფართოებლებისგან. საერთო კლასიფიკაცია იყოფა პოლიესტერის ტიპის და პოლიეთერის ტიპის.

რა არის ნედლეული TPU სინთეზისთვის?

(1) პოლიმერ დიოლი

მაკრომოლეკულური დიოლი, რომლის მოლეკულური წონა 500-დან 4000-მდეა და შეიცავს ბიფუნქციურ ჯგუფებს, TPU ელასტომერში 50%-დან 80%-მდე შემცველობით, 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; პოლიეთერები მოიცავს პოლიოქსიპროპილენ ეთერ გლიკოლს (PPG), ტეტრაჰიდროფურანის პოლიეთერ გლიკოლს (PTMG) და ა.შ.

(2) დიიზოციანატი

მოლეკულური წონა მცირეა, მაგრამ ფუნქცია გამორჩეულია, რომელიც არა მხოლოდ რბილი და მყარი სეგმენტების შემაერთებელ როლს ასრულებს, არამედ TPU-ს სხვადასხვა კარგი ფიზიკურ-მექანიკური თვისებებითაც ანიჭებს. TPU-სთვის გამოსაყენებელი დიიზოციანატებია: მეთილენდიფენილ დიიზოციანატი (MDI), მეთილენბის(-4-ციკლოჰექსილ იზოციანატი) (HMDI), p-ფენილდიიზოციანატი (PPDI), 1,5-ნაფტალინ დიიზოციანატი (NDI), p-ფენილდიმეთილ დიიზოციანატი (PXDI) და ა.შ.

(3) ჯაჭვის გამაფართოებელი

100~350 მოლეკულური წონის ჯაჭვის გამაფართოებელი, რომელიც მიეკუთვნება მცირემოლეკულურ დიოლს, მცირე მოლეკულური წონით, ღია ჯაჭვის სტრუქტურით და ჩანაცვლების ჯგუფის გარეშე, ხელს უწყობს TPU-ს მაღალი სიმტკიცისა და მაღალი სკალარული წონის მიღებას. TPU-სთვის შესაფერისი ჯაჭვის გამაფართოებლებია 1,4-ბუტანდიოლი (BDO), 1,4-ბის(2-ჰიდროქსიეთოქსი)ბენზოლი (HQEE), 1,4-ციკლოჰექსანდიმეთანოლი (CHDM), პ-ფენილდიმეთილგლიკოლი (PXG) და ა.შ.

TPU-ს, როგორც გამკვრივების აგენტის, მოდიფიკაციის გამოყენება

პროდუქტის ღირებულების შესამცირებლად და დამატებითი შესრულების მისაღწევად, პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერების გამოყენება შესაძლებელია, როგორც ფართოდ გამოყენებული გამკვრივების აგენტები სხვადასხვა თერმოპლასტიკური და მოდიფიცირებული რეზინის მასალების გასამკვრივებლად.

მაღალი პოლარობის გამო, პოლიურეთანი შეიძლება თავსებადი იყოს პოლარულ ფისებთან ან რეზინებთან, როგორიცაა ქლორირებული პოლიეთილენი (CPE), რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია სამედიცინო პროდუქტების დასამზადებლად; ABS-თან შერევამ შეიძლება ჩაანაცვლოს საინჟინრო თერმოპლასტიკები; პოლიკარბონატთან (PC) კომბინაციაში გამოყენებისას მას აქვს ისეთი თვისებები, როგორიცაა ზეთისადმი მდგრადობა, საწვავისადმი მდგრადობა და დარტყმისადმი მდგრადობა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ავტომობილის კორპუსების დასამზადებლად; პოლიესტერთან შერევისას შეიძლება გაუმჯობესდეს მისი სიმტკიცე; გარდა ამისა, ის შეიძლება კარგად თავსებადი იყოს PVC-თან, პოლიოქსიმეთილენთან ან PVDC-თან; პოლიესტერის პოლიურეთანი შეიძლება კარგად თავსებადი იყოს 15% ნიტრილის რეზინთან ან 40% ნიტრილის რეზინის/PVC ნაზავსთან; პოლიეთერ პოლიურეთანი ასევე შეიძლება კარგად თავსებადი იყოს 40% ნიტრილის რეზინის/პოლივინილქლორიდის ნაზავს წებოვანთან; ის ასევე შეიძლება თავსებადი იყოს აკრილონიტრილის სტიროლის (SAN) კოპოლიმერებთან; მას შეუძლია შექმნას ინტერპენეტრაციული ქსელის (IPN) სტრუქტურები რეაქტიულ პოლისილოქსანებთან. ზემოთ ხსენებული შერეული წებოვანი მასალების დიდი უმრავლესობა უკვე ოფიციალურად არის წარმოებული.

ბოლო წლებში ჩინეთში სულ უფრო მეტი კვლევა ტარდება POM-ის TPU-თი გამაგრების შესახებ. TPU-სა და POM-ის შერევა არა მხოლოდ აუმჯობესებს TPU-ს მაღალტემპერატურულ მდგრადობას და მექანიკურ თვისებებს, არამედ მნიშვნელოვნად ამკვრივებს POM-ს. ზოგიერთმა მკვლევარმა აჩვენა, რომ დაჭიმვის მოტეხილობის ტესტებში, POM მატრიცასთან შედარებით, TPU-სთან ერთად POM შენადნობი გადავიდა მყიფე მოტეხილობიდან დრეკად მოტეხილობაზე. TPU-ს დამატება ასევე ანიჭებს POM-ს ფორმის მეხსიერების მახასიათებლებს. POM-ის კრისტალური რეგიონი ფორმის მეხსიერების შენადნობის ფიქსირებული ფაზის ფუნქციას ასრულებს, ხოლო ამორფული TPU-სა და POM-ის ამორფული რეგიონი შექცევადი ფაზის ფუნქციას ასრულებს. როდესაც აღდგენის რეაქციის ტემპერატურაა 165 ℃ და აღდგენის დრო 120 წამია, შენადნობის აღდგენის სიჩქარე 95%-ზე მეტს აღწევს და აღდგენის ეფექტი საუკეთესოა.

TPU-ს თავსებადობა რთულია არაპოლარულ პოლიმერულ მასალებთან, როგორიცაა პოლიეთილენი, პოლიპროპილენი, ეთილენ-პროპილენის კაუჩუკი, ბუტადიენის კაუჩუკი, იზოპრენის კაუჩუკი ან რეაქტიული ფხვნილი და არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას კარგი შესრულების მქონე კომპოზიტების წარმოებისთვის. ამიტომ, ზედაპირული დამუშავების ისეთი მეთოდები, როგორიცაა პლაზმა, კორონა, სველი ქიმია, პრაიმერი, ალი ან რეაქტიული აირი, ხშირად გამოიყენება ამ უკანასკნელისთვის. მაგალითად, American Air Products and Chemicals Company-მ ჩაატარა F2/O2 აქტიური აირის ზედაპირული დამუშავება ულტრამაღალი მოლეკულური წონის პოლიეთილენის წვრილ ფხვნილზე, რომლის მოლეკულური წონაა 3-5 მილიონი, და დაამატა იგი პოლიურეთანის ელასტომერს 10%-იანი თანაფარდობით, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს მისი მოხრის მოდული, დაჭიმვის სიმტკიცე და ცვეთამედეგობა. ხოლო F2/O2 აქტიური აირის ზედაპირული დამუშავება ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიმართულებით წაგრძელებულ მოკლე ბოჭკოებზე 6-35 მმ სიგრძით, რაც შეიძლება გააუმჯობესოს კომპოზიტური მასალის სიმტკიცე და ცრემლისადმი მდგრადობა.

რა არის TPU-ს გამოყენების სფეროები?

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

როგორც შესანიშნავი ელასტომერი, TPU-ს აქვს პროდუქციის ფართო ასორტიმენტი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიური მოხმარების საგნებში, სპორტულ საქონელში, სათამაშოებში, დეკორატიულ მასალებსა და სხვა სფეროებში. ქვემოთ მოცემულია რამდენიმე მაგალითი.

① ფეხსაცმლის მასალები

TPU ძირითადად გამოიყენება ფეხსაცმლის მასალებისთვის მისი შესანიშნავი ელასტიურობისა და ცვეთამედეგობის გამო. TPU-ს შემცველი ფეხსაცმელი გაცილებით კომფორტულია სატარებლად, ვიდრე ჩვეულებრივი ფეხსაცმელი, ამიტომ ისინი უფრო ფართოდ გამოიყენება მაღალი კლასის ფეხსაცმლის პროდუქტებში, განსაკუთრებით ზოგიერთ სპორტულ და ყოველდღიურ ფეხსაცმელში.

② შლანგები

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

③ კაბელი

TPU უზრუნველყოფს ცრემლსადენ, ცვეთამედეგ და მოხრისადმი მდგრად მახასიათებლებს, ხოლო მაღალი და დაბალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა კაბელის მუშაობის გასაღებია. ამგვარად, ჩინეთის ბაზარზე, ისეთი მოწინავე კაბელები, როგორიცაა მართვის კაბელები და დენის კაბელები, იყენებენ TPU-ებს რთული კაბელების კონსტრუქციების 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 ქიმიურად მავნე ნივთიერებებს და შეიძლება გადავიდეს სისხლში ან სხვა სითხეებში სამედიცინო კათეტერში ან სამედიცინო ჩანთაში, რაც გამოიწვევს გვერდით მოვლენებს. გარდა ამისა, სპეციალურად შემუშავებული ექსტრუზიის და ინექციის ხარისხის TPU ადვილად შეიძლება გამოყენებულ იქნას არსებულ PVC აღჭურვილობაში მცირედი გამართვის შემდეგ.

⑤ სატრანსპორტო საშუალებები და სხვა სატრანსპორტო საშუალებები

ნეილონის ქსოვილის ორივე მხარის პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერით ექსტრუდირებითა და დაფარვით, შესაძლებელია 3-15 ადამიანის გადასაყვანი გასაბერი საბრძოლო თავდასხმის და სადაზვერვო ტივების დამზადება, რომელთა შესრულება გაცილებით უკეთესი იქნება, ვიდრე ვულკანიზებული რეზინის გასაბერი ტივები; მინის ბოჭკოთი გამაგრებული პოლიურეთანის თერმოპლასტიკური ელასტომერის გამოყენება შესაძლებელია ძარის კომპონენტების დასამზადებლად, როგორიცაა თავად მანქანის ორივე მხარეს ჩამოსხმული ნაწილები, კარების გარსი, ბამპერები, ხახუნის საწინააღმდეგო ზოლები და ცხაურები.