Термопластик полиуретан эластомер гэж юу вэ?

Термопластик полиуретан эластомер гэж юу вэ?

Полиуретан эластомер нь полиуретан нийлэг материалын төрөл зүйл юм (бусад төрөлд полиуретан хөөс, полиуретан цавуу, полиуретан бүрхүүл, полиуретан шилэн орно), термопластик полиуретан эластомер нь полиуретан эластомерын гурван төрлийн нэг юм. Хүмүүс үүнийг TPU гэж нэрлэдэг (бусад хоёр үндсэн полиуретан эластомер нь цутгамал полиуретан эластомер, товчилсон CPU, холимог полиуретан эластомер, товчилсон MPU юм).

TPU нь халаах замаар хуванцаржуулж, уусгагчаар уусгаж болох полиуретан эластомерын нэг төрөл юм. CPU болон MPU-тай харьцуулахад TPU нь химийн бүтцэд химийн хөндлөн холбоос бараг байдаггүй. Молекулын гинж нь үндсэндээ шугаман боловч тодорхой хэмжээний физик хөндлөн холбоостой байдаг. Энэ бол бүтэц нь маш онцлог шинж чанартай термопластик полиуретан эластомер юм.

TPU-ийн бүтэц ба ангилал

Термопластик полиуретан эластомер нь (AB) блок шугаман полимер юм. А нь урт гинж гэж нэрлэгддэг өндөр молекул жинтэй полимер полиол (эфир эсвэл полиэфир, молекул жин нь 1000~6000)-ийг; B нь богино гинж гэж нэрлэгддэг 2-12 шулуун гинжин нүүрстөрөгчийн атом агуулсан диолыг илэрхийлнэ.

Термопластик полиуретан эластомерын бүтцэд А сегментийг зөөлөн сегмент гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь уян хатан, зөөлөн шинж чанартай тул TPU нь сунах чадвартай байдаг; В сегмент ба изоцианатын хоорондох урвалаар үүссэн уретан гинжийг хатуу сегмент гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь хатуу ба хатуу шинж чанартай байдаг. А ба В сегментүүдийн харьцааг тохируулснаар өөр өөр физик, механик шинж чанартай TPU бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэдэг.

Зөөлөн сегментийн бүтцийн дагуу үүнийг полиэфир төрөл, полиэфир төрөл, бутадиен төрөл гэж хувааж болох бөгөөд эдгээр нь тус тус эфирийн бүлэг, эфирийн бүлэг эсвэл бутенийн бүлэг агуулдаг. Хатуу сегментийн бүтцийн дагуу үүнийг уретан төрөл ба уретан мочевин төрөл гэж хувааж болох бөгөөд эдгээрийг тус тус этилен гликолийн гинжин сунгагч эсвэл диамины гинжин сунгагчаас гаргаж авдаг. Нийтлэг ангилал нь полиэфир төрөл ба полиэфир төрөл гэж хуваагддаг.

TPU синтезийн түүхий эд юу вэ?

(1) Полимер Диол

TPU эластомерын агууламж 50% - 80% хүртэлх молекул жинтэй, хоёр үйлдэлт бүлэгтэй, 500-4000 хооронд хэлбэлздэг макромолекул диол нь TPU-ийн физик, химийн шинж чанарт шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг.

TPU эластомерт тохиромжтой полимер Диолыг полиэфир ба полиэфир гэж хувааж болно: полиэфир нь политетраметилен адипины хүчил гликол (PBA) ε PCL, PHC агуулдаг; полиэфир нь полиоксипропилен эфир гликол (PPG), тетрагидрофуран полиэфир гликол (PTMG) гэх мэтийг агуулдаг.

(2) Диизоцианат

Молекул жин бага боловч үйл ажиллагаа нь гайхалтай бөгөөд энэ нь зөөлөн болон хатуу хэсгийг холбох үүрэг гүйцэтгээд зогсохгүй TPU-д янз бүрийн сайн физик, механик шинж чанарыг өгдөг. TPU-д хамаарах диизоцианатууд нь: Метилен дифенил диизоцианат (MDI), метилен бис (-4-циклогексил изоцианат) (HMDI), p-фенилдиизоцианат (PPDI), 1,5-нафталин диизоцианат (NDI), p-фенилдиметил диизоцианат (PXDI) гэх мэт.

(3) Гинжний сунгагч

100~350 молекул жинтэй, жижиг молекулын диолд хамаарах, жижиг молекул жинтэй, нээлттэй гинжин бүтэцтэй, орлуулагч бүлэггүй гинжин сунгагч нь өндөр хатуулаг, өндөр скаляр жинтэй TPU авахад тохиромжтой. TPU-д тохиромжтой гинжин сунгагчдад 1,4-бутандиол (BDO), 1,4-бис (2-гидроксиэтокси) бензол (HQEE), 1,4-циклогександиметанол (CHDM), p-фенилдиметилгликол (PXG) гэх мэт орно.

TPU-г хатууруулагч бодис болгон өөрчлөх хэрэглээ

Бүтээгдэхүүний өртгийг бууруулж, нэмэлт гүйцэтгэлийг олж авахын тулд полиуретан термопластик эластомерыг янз бүрийн термопластик болон өөрчлөгдсөн резинэн материалыг хатууруулахад түгээмэл хэрэглэгддэг хатууруулагч бодис болгон ашиглаж болно.

Өндөр туйлшралтай тул полиуретан нь эмнэлгийн бүтээгдэхүүн хийхэд ашиглаж болох хлоржуулсан полиэтилен (CPE) зэрэг туйлын давирхай эсвэл резинтэй нийцэж болно; ABS-тэй холих нь инженерийн термопластикийг орлож болно; Поликарбонат (PC)-тэй хослуулан хэрэглэхэд тосны эсэргүүцэл, түлшний эсэргүүцэл, цохилтын эсэргүүцэл зэрэг шинж чанартай бөгөөд машины кузов хийхэд ашиглаж болно; Полиэстртэй хослуулан хэрэглэхэд түүний бат бөх чанарыг сайжруулж болно; Үүнээс гадна, энэ нь PVC, полиоксиметилен эсвэл PVDC-тэй сайн нийцэж болно; Полиэстр полиуретан нь 15% нитрил резин эсвэл 40% нитрил резин/PVC хольцтой сайн нийцэж болно; Полиэфир полиуретан нь 40% нитрил резин/поливинилхлоридын хольцын цавуутай сайн нийцэж болно; Энэ нь мөн акрилонитрил стирол (SAN) сополимеруудтай хамтран нийцэж болно; Энэ нь урвалд ордог полисилоксануудтай харилцан нэвтрэн орох сүлжээ (IPN) бүтэц үүсгэж болно. Дээр дурдсан холимог цавууны дийлэнх хэсгийг аль хэдийн албан ёсоор үйлдвэрлэсэн.

Сүүлийн жилүүдэд Хятадад TPU-ээр POM-ийг хатууруулах судалгаа нэмэгдэж байна. TPU болон POM-ийг холих нь TPU-ийн өндөр температурт тэсвэртэй байдал болон механик шинж чанарыг сайжруулаад зогсохгүй POM-ийг мэдэгдэхүйц хатууруулдаг. Зарим судлаачид POM матрицтай харьцуулахад суналтын хугарлын туршилтаар TPU-тай POM хайлш нь хэврэг хугарлаас уян хатан хугарал руу шилжсэн болохыг харуулсан. TPU-г нэмснээр POM-д хэлбэр санах чадвар нэмэгддэг. POM-ийн талст хэсэг нь хэлбэр санах хайлшийн тогтмол фаз болж, аморф TPU болон POM-ийн аморф хэсэг нь буцаах фаз болж үйлчилдэг. Сэргээх хариу урвалын температур 165 ℃, сэргээх хугацаа 120 секунд байх үед хайлшийн нөхөн сэргээх хурд 95%-иас дээш хүрч, нөхөн сэргээх нөлөө хамгийн сайн байдаг.

TPU нь полиэтилен, полипропилен, этилен пропилен резин, бутадиен резин, изопрен резин эсвэл хаягдал резин нунтаг зэрэг туйлшралгүй полимер материалуудтай нийцэхэд хэцүү бөгөөд сайн гүйцэтгэлтэй нийлмэл материал үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжгүй юм. Тиймээс сүүлийнх нь хувьд плазм, корона, нойтон хими, праймер, дөл эсвэл реактив хий зэрэг гадаргуугийн боловсруулалтын аргуудыг ихэвчлэн ашигладаг. Жишээлбэл, Америкийн Агаарын Бүтээгдэхүүн ба Химийн Компани нь 3-5 сая молекул жинтэй хэт өндөр молекул жинтэй полиэтилен нарийн нунтаг дээр F2/O2 идэвхтэй хийн гадаргуугийн боловсруулалт хийж, полиуретан эластомерт 10%-ийн харьцаатай нэмсэн нь түүний уян хатан модуль, суналтын бат бэх, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг мэдэгдэхүйц сайжруулж чадна. Мөн F2/O2 идэвхтэй хийн гадаргуугийн боловсруулалтыг 6-35 мм урттай чиглэлтэй сунасан богино ширхэгт хэрэглэж болох бөгөөд энэ нь нийлмэл материалын хатуулаг, урагдах бат бөх чанарыг сайжруулж чадна.

TPU-ийн хэрэглээний чиглэлүүд юу вэ?

1958 онд Goodrich Chemical Company (одоо Lubrizol нэртэй болсон) анх удаа TPU брэнд Estane-г бүртгүүлсэн. Сүүлийн 40 жилийн хугацаанд дэлхий даяар 20 гаруй брэндийн нэр байсан бөгөөд брэнд бүр хэд хэдэн цуврал бүтээгдэхүүнтэй. Одоогийн байдлаар дэлхийн TPU түүхий эдийн гол үйлдвэрлэгчид нь: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding гэх мэт.

Маш сайн эластомерын хувьд TPU нь өдөр тутмын хэрэгцээт бараа, спортын бараа, тоглоом, гоёл чимэглэлийн материал болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг олон төрлийн доод урсгалын бүтээгдэхүүнтэй. Доор хэдэн жишээг харуулав.

① Гутлын материал

TPU нь маш сайн уян хатан чанар, элэгдэлд тэсвэртэй тул голчлон гутлын материалд ашиглагддаг. TPU агуулсан гутлын бүтээгдэхүүн нь ердийн гутлын бүтээгдэхүүнээс хамаагүй илүү тохь тухтай байдаг тул өндөр зэрэглэлийн гутлын бүтээгдэхүүн, ялангуяа зарим спортын гутал, энгийн гуталд илүү өргөн хэрэглэгддэг.

2 Хоолойнууд

Зөөлөн чанар, сайн суналтын бат бэх, цохилтын бат бэх, өндөр ба нам температурт тэсвэртэй тул TPU хоолойг Хятадад онгоц, танк, автомашин, мотоцикл, машин механизм зэрэг механик тоног төхөөрөмжийн хийн болон тосны хоолой болгон өргөн ашигладаг.

3 Кабель

TPU нь урагдах, элэгдэх, нугалах шинж чанарыг хангадаг бөгөөд өндөр ба нам температурын эсэргүүцэл нь кабелийн гүйцэтгэлийн гол түлхүүр юм. Тиймээс Хятадын зах зээл дээр хяналтын кабель, цахилгаан кабель зэрэг дэвшилтэт кабель нь нарийн төвөгтэй кабелийн загварын бүрэх материалыг хамгаалахын тулд TPU ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн хэрэглээ улам бүр өргөн тархаж байна.

④ Эмнэлгийн хэрэгсэл

TPU нь аюулгүй, тогтвортой, өндөр чанартай PVC орлуулагч материал бөгөөд фталат болон бусад химийн хортой бодис агуулаагүй бөгөөд эмнэлгийн катетер эсвэл эмнэлгийн уутанд байгаа цус болон бусад шингэн рүү шилжиж гаж нөлөө үзүүлдэг. Түүнчлэн, тусгайлан боловсруулсан шахмал болон тарилгын зэрэглэлийн TPU-г одоо байгаа PVC тоног төхөөрөмжид бага зэрэг алдаа гаргах замаар хялбархан ашиглаж болно.

⑤ Тээврийн хэрэгсэл болон бусад тээврийн хэрэгсэл

Нейлон даавууны хоёр талыг полиуретан термопластик эластомероор шахаж, бүрэх замаар 3-15 хүн тээвэрлэх зориулалттай хийлдэг байлдааны довтолгооны сал болон тагнуулын сал хийх боломжтой бөгөөд энэ нь вулканжуулсан резинэн хийлдэг салаас хамаагүй илүү гүйцэтгэлтэй; шилэн эслэгээр бэхжүүлсэн полиуретан термопластик эластомерыг машины хоёр талын цутгасан эд анги, хаалганы бүрхүүл, бампер, үрэлтийн эсрэг тууз, сараалж зэрэг кузовын эд ангиудыг хийхэд ашиглаж болно.