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Que es TPU
El TPU es poliuretano termoplástico, un tipo de poliuretano que puede plastificarse calentando y disolverse en disolventes. En comparación con los poliuretanos de mezcla y fundición, el poliuretano termoplástico tiene poca o ninguna reticulación química en su estructura química, y sus moléculas son básicamente lineales, pero hay una cierta cantidad de intercambio físico. El concepto del llamado intercambio físico fue propuesto por primera vez por Schollenberge CS en 1958. Se refiere a la existencia del "puntos de conexión GG"; entre cadenas moleculares lineales de poliuretano que son reversibles cuando se exponen al calor o al disolvente. En realidad, no es una reticulación química. Pero juega el papel de reticulación química. Debido a este efecto de reticulación física, el poliuretano forma una teoría de estructura morfológica multifásica. Los enlaces de hidrógeno del poliuretano refuerzan su morfología y lo hacen resistente a mayores humedades.
¿Cuál es la clasificación de TPU?
Ahora que sabes qué es TPU, ¿cuáles son sus clasificaciones? De acuerdo con diferentes estándares de clasificación, TPU puede tener muchas clasificaciones diferentes. Por ejemplo, según la estructura del segmento blando, se puede dividir en tipo poliéster, tipo poliéter y tipo butadieno, que contienen respectivamente grupo éster, grupo éter o grupo butenilo. Según la estructura del segmento duro, se divide en tipo uretano y tipo uretano urea, que se obtienen respectivamente a partir de extensores de cadena de glicol o extensores de cadena de diamina. La división común se divide en tipo de poliéster y tipo de poliéter. Según la presencia o ausencia de reticulación, se puede dividir en termoplástico puro y semi-termoplástico. El primero tiene una estructura lineal pura sin enlaces de reticulación; este último tiene una pequeña cantidad de enlaces reticulados como el alofanato. De acuerdo con el propósito del producto terminado, se puede dividir en partes de formas especiales (varias partes mecánicas), tuberías (fundas, perfiles de varilla), películas (láminas, láminas), adhesivos, revestimientos y fibras.
¿Cómo se sintetiza TPU?
Aunque existen muchas clasificaciones de TPU, todos son poliuretanos en términos de estructura molecular. Entonces, ¿cómo se agregó? Según los diferentes procesos de síntesis, se divide principalmente en polimerización en masa y polimerización en solución.
- En la polimerización a granel, se puede dividir en método de prepolimerización y método de un paso según la presencia o ausencia de pre-reacción: el método de pre-polimerización es hacer reaccionar diisocianato y diol macromolecular durante un cierto período de tiempo, y luego agregar extensión de cadena para producir TPU; El diol molecular, el diisoéster y el extensor de cadena se mezclan y se hacen reaccionar simultáneamente para formar TPU.
- La polimerización en solución consiste en disolver el diisocianato en un disolvente primero, luego agregar un diol macromolecular para que reaccione durante un cierto período de tiempo y finalmente agregar un extensor de cadena para generar TPU.
El tipo de segmento blando de TPU, el peso molecular, el contenido del segmento duro o blando y el estado de agregación de TPU afectarán la densidad del TPU, la densidad está entre 1.10 ~ 1.25, sin diferencias significativas con otros cauchos y plásticos. Con la misma dureza, la densidad del poliéter TPU es menor que la del poliéster TPU.
Cómo se procesa la TPU
Las partículas de TPU sintetizadas requieren varios procesos para formar el producto final, y el método de fusión y el método de solución se utilizan principalmente para el procesamiento de TPU. El procesamiento de la masa fundida es un proceso comúnmente utilizado en la industria del plástico: como mezcla, calandrado, extrusión, moldeo por soplado y moldeo (incluyendo inyección, compresión, transferencia y centrifugación, etc.); El procesamiento de solución es el proceso de disolver gránulos en un solvente o polimerizar directamente en un solvente.La solución luego se recubre, se hila, etc. El TPU se convierte en el producto final y, en general, no necesita someterse a una reacción de vulcanización y reticulación, lo que puede acortar el ciclo de producción, y los materiales de desecho se pueden reciclar y reutilizar.
¿Qué tal el rendimiento de TPU?
Un material se usa en gran número, ciertamente por su muy buen desempeño, el TPU no es una excepción. Al igual que el poliuretano fundido (líquido) y el poliuretano mixto (sólido), el TPU tiene alto módulo, alta resistencia, alta elongación y alta elasticidad, excelente resistencia al desgaste, resistencia al aceite, resistencia a bajas temperaturas y resistencia al envejecimiento. Entre ellos, la alta resistencia a la tracción, el alto alargamiento y la baja tasa de deformación por compresión a largo plazo son todas ventajas significativas del TPU.
Propiedades mecánicas del TPU
Alta resistencia a la tracción y gran alargamiento
La resistencia a la tracción y el alargamiento del TPU son excelentes. A partir de los datos de la figura siguiente, podemos ver que la resistencia a la tracción y el alargamiento del poliéter TPU son mucho mejores que los del plástico y el caucho de cloruro de polivinilo.
Además, el TPU no agrega o agrega muy pocos aditivos en el proceso de procesamiento, lo que puede cumplir con los requisitos de la industria alimentaria, lo que también es difícil para otros materiales como el PVC y el caucho.
La resiliencia es muy sensible a la temperatura.
La resiliencia del TPU se refiere al grado en que se recupera rápidamente a su estado original después de que se alivia la tensión de deformación. Se expresa por la energía de recuperación, es decir, la relación entre el trabajo requerido para la deformación y el trabajo requerido para la deformación. Es función del módulo dinámico y la fricción interna del elastómero y es muy sensible a la temperatura.
Relación entre la resistencia de TPU y la temperatura por debajo de la temperatura ambiente
Los segmentos blandos de TPU son PTMG, PCL, PBA y las masas moleculares relativas son 1000 y 2000 respectivamente; el segmento duro es MDI-BDO, y el contenido del segmento duro es 48,2% (42,7% para PCL-1250) y 31,7%, respectivamente, r0=1,05 prepolímero Método de síntesis.
Como era de esperar, la resiliencia disminuye a medida que desciende la temperatura, hasta una cierta temperatura, la elasticidad aumenta rápidamente. Esta temperatura es la temperatura de cristalización del segmento blando, que está determinada por la estructura del glicol macromolecular. Poliéter TPU es más bajo que poliéster TPU. A temperaturas por debajo de la temperatura de cristalización, el elastómero se vuelve muy duro y pierde su elasticidad. Por lo tanto, la resiliencia es similar al rebote de una superficie de metal duro.
El rango de dureza es Shore A60 ~ D80
La dureza es un indicador de la capacidad de un material para resistir deformaciones, mellas y rayones. La dureza del TPU generalmente se mide con probadores de dureza Shore A y Shore D. Shore A se usa para TPU más suave y Shore D se usa para TPU más duro. Dado que la dureza del TPU se puede ajustar ajustando la proporción de segmentos blandos y duros, el TPU tiene un rango de dureza relativamente amplio. Su dureza varía de Shore A60 a D80, abarcando la dureza del caucho y los plásticos, y está dentro de todo el rango de dureza. Tiene una gran flexibilidad. Con el cambio de dureza, algunas propiedades del TPU cambiarán. Por ejemplo, aumentar la dureza del TPU dará como resultado un mayor módulo de tracción y resistencia al desgarro, mayor rigidez y tensión de compresión (capacidad de carga), menor elongación, mayor densidad y generación dinámica de calor y mayor resistencia ambiental.
¿Dónde se puede usar TPU?
En 1958, la American Goodrich Chemical Company (ahora renombrada como Lubrizol) registró por primera vez la marca de TPU Estane. En los siguientes 40 años, han salido más de 20 marcas en todo el mundo y cada marca tiene varias series de productos. En la actualidad, los principales fabricantes de materias primas de TPU son BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical, etc.
Como elastómero con un rendimiento excelente, el TPU tiene una amplia gama de productos posteriores y se usa ampliamente en las necesidades diarias, artículos deportivos, juguetes, materiales decorativos y otros campos. Aquí están algunos ejemplos.
Material de zapatos
El TPU se utiliza en materiales para calzado principalmente debido a su excelente elasticidad y resistencia al desgaste. Los productos de calzado que contienen TPU son mucho más cómodos que los productos de calzado ordinarios en términos de comodidad de uso. Por lo tanto, se utilizan más en productos de calzado de alta gama, especialmente en algunos zapatos deportivos y zapatos casuales.
Manguera
Debido a que la manguera de TPU tiene suavidad, buena resistencia a la tracción, resistencia al impacto, resistencia a altas y bajas temperaturas, la manguera de TPU se usa ampliamente en China para el transporte de aire y aceite de aviones, tanques, automóviles, motocicletas, máquinas herramientas y otros equipos mecánicos. manguera.
Cable
El TPU proporciona resistencia al desgarro, resistencia al desgaste y características de flexión, y la resistencia a altas y bajas temperaturas es la clave para el rendimiento del cable. Por lo tanto, en el mercado chino, los cables de alta gama, como el TPU para cables de control y cables de potencia, se utilizan para proteger los materiales de recubrimiento de cables complejos, y sus aplicaciones son cada vez más extensas.
Equipo médico
El TPU es un material sustituto de PVC seguro, estable y de alta calidad. No contendrá ftalatos y otras sustancias químicas nocivas, que causarán efectos secundarios al migrar a la sangre u otros líquidos en catéteres médicos o bolsas médicas. El TPU de grado de inyección y fuera de calidad se puede usar fácilmente con un pequeño ajuste en el equipo de PVC existente.