Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Термопластический полиуретан ( ТПУ ) - это любой класс полиуретановых пластиков со многими свойствами, включая эластичность , прозрачность и устойчивость к маслам, жирам и истиранию. Технически они представляют собой термопластичные эластомеры, состоящие из линейных сегментированных блок-сополимеров, состоящих из твердых и мягких сегментов.

Химия [ править ]

TPU представляет собой блок-сополимер, состоящий из чередующихся последовательностей твердых и мягких сегментов или доменов, образованных реакцией (1) диизоцианатов с короткоцепочечными диолами (так называемые удлинители цепи) и (2) диизоцианатов с длинноцепочечными диолами . Изменяя соотношение, структуру и / или молекулярную массу реакционных соединений, можно получить огромное количество различных TPU. Это позволяет химикам по уретану точно настроить структуру полимера в соответствии с желаемыми конечными свойствами материала.

Морфология [ править ]

Смола TPU состоит из линейных полимерных цепей в блок-структурах. Такие цепи содержат сегменты с низкой полярностью, которые довольно длинные (называемые мягкими сегментами), чередующиеся с более короткими сегментами с высокой полярностью (называемыми жесткими сегментами). Оба типа сегментов связаны друг с другом ковалентными связями, так что они фактически образуют блок-сополимеры. Смешиваемость жесткого и мягкого сегментов в TPU зависит от разницы в их температуре стеклования (Tg) [1]которое происходит в начале микроброуновского сегментарного движения, определяемого динамическими механическими спектрами. Для несмешивающегося TPU спектр модуля потерь обычно показывает двойные пики, каждый из которых соответствует Tg одного компонента. Если два компонента смешиваются, TPU будет характеризоваться одним широким пиком, положение которого находится между двумя исходными пиками Tg чистых компонентов.

Полярность твердых частей создает между ними сильное притяжение, которое вызывает высокую степень агрегации и порядка в этой фазе, образуя кристаллические или псевдокристаллические области, расположенные в мягкой и гибкой матрице. Это так называемое разделение фаз между обоими блоками может быть более или менее важным, в зависимости от полярности и молекулярной массы гибкой цепи, условий производства и т. Д. Кристаллические или псевдокристаллические области действуют как физические поперечные связи , которые учитывают для высокого уровня эластичности ТПУ, тогда как гибкие цепи придают полимеру характеристики удлинения.

Эти «псевдосшивки», однако, исчезают под действием тепла, и, таким образом, к этим материалам применимы классические методы экструзии , литья под давлением и каландрирования . Следовательно, лом ТПУ можно переработать.

Использует [ редактировать ]

TPU имеет множество применений, включая автомобильные приборные панели, колеса с роликами, электроинструменты, спортивные товары, медицинские устройства, приводные ремни, обувь, надувные плоты, а также различные применения для экструдированных пленок, листов и профилей. [2] [3] ТПУ также является популярным материалом для внешних корпусов мобильных электронных устройств, таких как мобильные телефоны. Он также используется для изготовления защитных чехлов для клавиатур для ноутбуков. [4]

ТПУ хорошо известен своим применением в оболочках для проводов и кабелей, шлангов и трубок, в адгезивных и текстильных покрытиях, в качестве модификатора ударов других полимеров. [5] Также используется в пленках с высокими эксплуатационными характеристиками, например, прозрачный TPU используется в сложных прозрачных пленках, таких как ударопрочные стеклянные конструкции ( пленки для ламинирования стекла TPU ).

TPU - это термопластичный эластомер, используемый в 3D-печати методом наплавления волокон методом FFD . Отсутствие коробления и отсутствие необходимости в грунтовке делают его идеальным для филаментных 3D-принтеров, когда объекты должны быть гибкими и эластичными. Тот факт, что TPU является термопластом, позволяет этим волокнам снова плавиться с помощью «экструзионной» головки 3D-принтера, а затем снова охлаждаться в твердо-эластичную деталь. Порошки TPU также используются для других процессов 3D-печати, таких как LASER Sintering ( SLS TPU ) и 3D-струйная печать ( слой порошка TPU ). Также возможно использование в крупногабаритных вертикальных инжекционных или экструзионных машинах. для прямой печати, без промежуточного этапа экструзии филамента или приготовления порошка, просто выбирая подходящие гранулы TPU (пеллеты).

Обзор ТПУ на рынке [ править ]

Свойства коммерчески доступного ТПУ включают:

  • высокая стойкость к истиранию
  • низкотемпературное исполнение
  • высокая прочность на сдвиг
  • высокая эластичность
  • прозрачность
  • стойкость к маслам и жирам

Доступные в настоящее время TPU можно разделить в основном на две группы в зависимости от химического состава мягких сегментов:

  1. TPU на основе полиэфиров (в основном полученные из эфиров адипиновой кислоты )
  2. TPU на основе простых полиэфиров (в основном на основе эфиров тетрагидрофурана (THF) ).

Различия между этими двумя группами приведены в таблице ниже.

Таблица свойств [ править ]

Таблица 1: Основные различия между ТПУ на основе полиэстера и простого полиэфира. [6]

(A = отлично; B = хорошо; C = приемлемо; D = плохо; F = очень плохо)

ИмуществоТПУ на основе полиэстераТПУ на основе полиэфира
Стойкость к истираниюАА
Механические свойстваАB
Гибкость при низких температурахBА
Тепловое старениеBD
Устойчивость к гидролизуDА
Химическая устойчивостьАC
Устойчивость к микробамDА
Адгезионная силаBD
ИнъекцииBB

TPU - правильный выбор, когда требуется эластичный при низких температурах и / или устойчивый к истиранию TPE. TPU на основе полиэфира в случаях, когда требуется дополнительная превосходная гидролизная и микробная устойчивость, а также в случаях, когда важна экстремальная низкотемпературная гибкость. ТПУ на основе сложного эфира в случаях, когда устойчивость к маслам и жирам более актуальна.

Когда требуются стабильный светлый цвет и отсутствие пожелтения, используется алифатический TPU на основе алифатических изоцианатов .

BASF впервые применил сшивание во время трансформации TPU, что стало возможным благодаря добавлению жидких сшивающих агентов или использованию твердой гранулированной маточной смеси . Био-ТПУ на растительной основе был разработан BASF, Merquinsa-Lubrizol и GRECO для экологически чистых термопластичных эластомеров , продаваемых как Elastollan N, Pearlthane ECO и Isothane соответственно.

Торговые наименования [ править ]

Доступны следующие основные коммерческие бренды:

  • АПАН (Айполь) [7]
  • Epamould, Epaline для экструзии, Epacol для клея, Pakoflex для синтетической кожи (EPAFLEX)
  • Эластоллан ( BASF и бывший Elastogran) [8]
  • Перлтейн (Merquinsa, теперь часть Lubrizol ) [9]
  • Десмопан ( Ковестро ) [10]
  • Estane ( Lubrizol ) [11]
  • Пеллетан ( Lubrizol ) [12]
  • New power industrial limited (новая мощность®)
  • Ирогран ( Охотник ) [13]
  • Exelast EC ( Shin-Etsu Polymer Europe BV ) [14]
  • Ларипур (COIM SpA) [15]
  • Авалон (Охотник) -
  • Изотан (Greco) [16]
  • Зитан ( Alliance Polymers & Services ) [17]
  • TPU 95A ( Ultimaker )
  • Boost ( Adidas )
  • ЛУВОСИНТ ( ЛЕХВОСС ) [18]
  • Туфтан [19]

См. Также [ править ]

  • Поликарбонат
  • Силикон
  • Крышка мобильного телефона

Ссылки [ править ]

  1. ^ Полимер-полимерная смешиваемость, О. Олабиси, издательство Elsevier Publishing Company, Амстердам. ISBN  0-12-5250501-0  Ошибка параметра в {{ ISBN }}: недопустимый ISBN . , 2012 г.
  2. ^ "Термопластическая полиуретановая смола Texin® (ТПУ)" . Байер Материаловедение . Проверено 26 февраля 2012 .
  3. ^ "Термопластичный полиуретан" . Американский химический совет . Проверено 26 февраля 2012 .
  4. ^ Майкл, Джон. «Корпуса ТПУ» . Cellz . Проверено 13 ноября 2014 .
  5. ^ http://pub.lubrizol.com/Engineered-Polymers/Markets/Industrial-Solutions
  6. ^ "ЖЕМЧУЖИНА" . Merquinsa, компания Lubrizol . Проверено 31 января 2013 .
  7. ^ "Полиуретановые эластомеры Aipol" .
  8. ^ «BASF - Термопластичные полиуретановые эластомеры» .
  9. ^ "Домашняя страница Merquinsa" . Меркинса . Проверено 18 февраля 2011 года .
  10. ^ "Bayer MaterialScience - термопластичные полиуретаны" . Байер . Проверено 18 февраля 2011 года .
  11. ^ "Разработанные полимеры Estane" . Любризол . Проверено 18 февраля 2011 года .
  12. ^ "Lubrizol - Pellethane TPE" . Любризол . Проверено 18 февраля 2011 года .
  13. ^ "Охотник ТПУ: Формируя свой мир" . Huntsman Corporation . Проверено 18 февраля 2011 года .
  14. ^ "Shin-Etsu Polymor Co., Ltd - Продукция" . Shin-Etsu Chemical . Проверено 18 февраля 2011 года .
  15. ^ «Химические продукты - Ларипур - Термопластичные полиуретаны» . COIM Group . Проверено 18 февраля 2011 года .
  16. ^ «Смолы GRECO TPU (термопластичный полиуретан) с биосовместимостью, высокой прочностью и стойкостью к истиранию» . greco.com.tw/ . Проверено 26 декабря 2009 .
  17. ^ Zythane
  18. ^ . ЛЕХВОСС http://www.luvosint.com/ . Проверено 25 июля 2018 . Отсутствует или пусто |title=( справка )
  19. ^ . Туфтан https://www.permali.co.uk/tuftane-tpu-film/ . Проверено 17 апреля 2020 . Отсутствует или пусто |title=( справка )