TPU материалын синтез, боловсруулалт, гүйцэтгэл болон хэрэглээ

TPU (термопластик полиуретан)нь халаах замаар хуванцаржуулж, уусгагчаар уусгаж болох полиуретан төрөл юм. Холих төрөл болон цутгах төрлийн полиуретантай харьцуулахад термопластик полиуретан нь химийн бүтцэд химийн хөндлөн холбоосгүй эсвэл бараг байдаггүй бөгөөд молекулууд нь үндсэндээ шугаман боловч тодорхой хэмжээний физик солилцоотой байдаг.
1958 онд Шолленбергер КС анх санал болгосон физик солилцоо гэгч ойлголт нь дулаан эсвэл уусгагчид өртөх үед шугаман полиуретан молекулын гинжүүдийн хооронд буцаад "холболтын цэгүүд" байдаг гэсэн үг юм. Энэ нь үнэндээ химийн хөндлөн холбоос биш юм. Гэхдээ энэ нь химийн хөндлөн холбоос болж үйлчилдэг. Энэхүү физик хөндлөн холбоосын үр дүнд полиуретан нь олон төрлийн морфологийн бүтцийн онолыг үүсгэдэг бөгөөд полиуретаны устөрөгчийн холбоо нь түүний морфологийг бэхжүүлж, өндөр чийгшилд тэсвэртэй болгодог.

TPU-ийн ангилал юу вэ?

Одоо бид TPU гэж юу болохыг мэдсэн тул түүний ангилал юу вэ? Өөр өөр ангиллын стандартын дагуу TPU нь олон өөр ангилалтай байж болно.

Жишээлбэл, зөөлөн хэсгийн бүтцийн дагуу үүнийг полиэфир төрөл, полиэфир төрөл, бутадиен төрөл гэж хувааж болох бөгөөд эдгээр нь тус тус эфирийн бүлэг, эфирийн бүлэг эсвэл бутен бүлэг агуулдаг. Хатуу хэсгийн бүтцийн дагуу үүнийг диол гинжин сунгагч эсвэл диамин гинжин сунгагчаас гаргаж авсан уретан төрөл ба уретан мочевин төрөл гэж хувааж болно. Нийтлэг хуваагдлыг полиэфир төрөл ба полиэфир төрөл гэж хуваадаг.
Хөндлөн холбоос байгаа эсэхээс хамааран үүнийг цэвэр термопластик ба хагас термопластик гэж хувааж болно. Эхнийх нь хөндлөн холбоосгүй цэвэр шугаман бүтэц юм; сүүлийнх нь бага хэмжээний аллофанат болон бусад хөндлөн холбоос агуулсан байдаг. Бэлэн бүтээгдэхүүний хэрэглээнээс хамааран тусгай хэлбэртэй эд анги (янз бүрийн механик эд анги), хоолой (бүрээс, саваа профиль), хальс (хуудас, хуудас), цавуу, бүрээс, утас гэж хувааж болно.

TPU хэрхэн нийлэгждэг вэ

TPU-ийн олон ангилал байдаг ч тэдгээр нь бүгд молекулын бүтцийн хувьд полиуретанд хамаардаг. Тэгэхээр энэ нь хэрхэн үүссэн бэ? Янз бүрийн синтезийн процессын дагуу үүнийг голчлон бөөнөөр нь полимержих болон уусмалын полимержих гэж хуваадаг.

Бөөнөөр полимержих үед урьдчилсан урвал байгаа эсэхээс хамааран полимержихээс өмнөх арга ба нэг үе шаттай арга гэж хувааж болно: урьдчилсан полимержих арга нь диизоцианатыг тодорхой хугацаанд макромолекулын диолтой урвалд оруулж, дараа нь гинжин сунгалтыг нэмж TPU үүсгэх явдал юм; Молекулын диол, диизоэфир ба гинжин сунгагчийг нэгэн зэрэг хольж, урвалд оруулж TPU үүсгэдэг.
Уусмалын полимержилт нь эхлээд диизоцианатыг уусгагчид уусгаж, дараа нь макромолекулын диол нэмж тодорхой хугацаанд урвалд оруулж, эцэст нь гинжин сунгагч нэмж TPU үүсгэх явдал юм.
Зөөлөн сегментийн төрөл, молекул жин, хатуу сегмент эсвэл зөөлөн сегментийн агууламж болон TPU-ийн агрегацийн төлөв нь TPU-ийн нягтралд нөлөөлнө. Нягтрал нь 1.10-1.25 хооронд байгаа нь бусад резин болон хуванцараас мэдэгдэхүйц ялгаатай биш юм. Үүнтэй ижил хатуулагтай үед полиэфир TPU-ийн нягтрал нь полиэфир TPU-ээс бага байна.

TPU хэрхэн боловсруулагддаг вэ

TPU давирхайг эцсийн бүтээгдэхүүн болгохын тулд боловсруулах шаардлагатай бөгөөд TPU-г голчлон хайлуулах арга болон уусмалын аргаар боловсруулдаг. Түүний молекулын бүтэц нь дифенилметан диизоцианат (MDI) эсвэл толуол диизоцианат (TDI)-г гинжин сунгагчтай урвалд оруулж гаргаж авсан хатуу блок бөгөөд дифенилметан диизоцианат (MDI) эсвэл толуол диизоцианат (TDI) зэрэг диизоцианатыг урвалд оруулснаар үүсдэг. Молекулууд болон макромолекулын полиолууд ээлжлэн уян хатан сегмент үүсгэдэг.

Хайлмал боловсруулалт нь хуванцар үйлдвэрлэлд түгээмэл хэрэглэгддэг процесс юм: холих, хувилах, шахах, үлээж хэвлэх, хэвэнд оруулах (шахах, шахах, шилжүүлэх, центрифугжүүлэх гэх мэт). Уусмал боловсруулалт гэдэг нь үрлэн материалыг уусгагчид уусгах эсвэл уусгагчид шууд полимержих явдал юм. Уусмал хийсний дараа бүрэх, ээрэх гэх мэт үйл явцыг гүйцэтгэдэг.
TPU-г эцсийн бүтээгдэхүүн болгон хийдэг бөгөөд энэ нь ерөнхийдөө вулканжуулалт болон хөндлөн холбоосын урвал шаарддаггүй бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн мөчлөгийг богиносгож, хаягдал материалыг дахин боловсруулж, дахин ашиглах боломжтой.

TPU-ийн гүйцэтгэл

Цутгамал полиуретан (шингэн) болон холимог полиуретан (хатуу)-тай адил TPU нь өндөр модуль, өндөр бат бэх, өндөр суналт ба өндөр уян хатан чанар, маш сайн элэгдэлд тэсвэртэй, тосны эсэргүүцэл, бага температурт тэсвэртэй, хөгшрөлтийн эсэргүүцэлтэй. Эдгээрийн дотор өндөр суналтын бат бэх, өндөр суналт, бага урт хугацааны шахалтын багц зэрэг нь TPU-ийн чухал давуу талууд юм.

1. Өндөр суналтын бат бэх ба өндөр суналт
TPU нь маш сайн суналтын бат бэх болон суналттай. Доорх зурагт үзүүлсэн өгөгдлөөс харахад полиэфир TPU-ийн суналтын бат бэх болон суналт нь поливинил хлоридын хуванцар болон резинээс хамаагүй илүү болохыг харж болно.

Үүнээс гадна, TPU нь боловсруулах процесст цөөн тооны нэмэлт бодис нэмэхгүйгээр хүнсний үйлдвэрлэлийн шаардлагыг хангаж чаддаг бөгөөд энэ нь PVC болон резин зэрэг бусад материалын хувьд хэцүү байдаг.

2. Уян хатан чанар нь температурт маш мэдрэмтгий байдаг
TPU-ийн уян хатан чанар нь деформацийн стрессийг гаргасны дараа анхны хэлбэртээ хурдан сэргэх түвшинг хэлдэг бөгөөд үүнийг сэргээх энергиэр илэрхийлдэг, өөрөөр хэлбэл деформацийн таталцлын ажлын деформацид шаардагдах ажилтай харьцуулсан харьцаа юм. Энэ нь эластомерын динамик модуль ба дотоод үрэлтийн функц бөгөөд температурт маш мэдрэмтгий байдаг.

Температур буурах тусам пүршний буцалт буурч, тодорхой температурт уян хатан чанар дахин хурдан нэмэгддэг. Энэ температур нь зөөлөн хэсгийн талсжих температур бөгөөд энэ нь макромолекулын диолын бүтцээс хамаардаг бөгөөд полиэфир TPU нь полиэфир TPU-ээс бага байдаг. Талсжих температураас доош температурт эластомер маш хатуу болж, уян хатан чанараа алддаг тул сэргэлт нь хатуу металлын гадаргуугаас сэргэлттэй төстэй байдаг.

3. Хатуулгийн хүрээ нь Shore A60~D80 байна
Хатуулаг нь материалын хэв гажилт, зураас, хагарлыг эсэргүүцэх чадварыг харуулсан үзүүлэлт юм.
TPU-ийн хатуулгийг зөөлөн ба хатуу гинжин хэлхээний харьцааг тохируулах замаар тохируулж болно. Тиймээс TPU нь харьцангуй өргөн хатуулгийн хүрээтэй. Хатуулаг нь Shore A60-аас D80 хүртэл хэлбэлздэг бөгөөд резин болон хуванцарын хатуулгийг хамардаг бөгөөд хатуулгийн бүх хүрээнд өргөн хүрээний хатуулагтай байдаг. Өндөр уян хатан чанар.
Хатуулаг өөрчлөгдөхөд TPU-ийн зарим шинж чанар өөрчлөгдөнө. Жишээлбэл, хэрэв TPU-ийн хатуулаг нэмэгдвэл суналтын модуль болон урагдах бат бэх нэмэгдэх, хатуулаг болон шахалтын стресс (ачаалалын багтаамж) нэмэгдэх, суналт буурах, нягтрал болон динамик дулаан үүсэх, хүрээлэн буй орчны эсэргүүцэл нэмэгдэх зэрэг гүйцэтгэлийн өөрчлөлтүүд гарна.

TPU-ийн хэрэглээний талбар

TPU-г анх 1958 онд Америкийн Goodrich Chemical Company (одоогийн Lubrizol) амжилттай арилжаалж эхэлсэн бөгөөд түүнээс хойш дэлхий даяар судалгаа хийж, өргөжүүлсэн. Одоогийн байдлаар TPU түүхий эд үйлдвэрлэгчдэд голчлон BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical гэх мэт компаниуд багтдаг.
Маш сайн гүйцэтгэлтэй эластомерын хувьд TPU нь олон төрлийн доод урсгалын бүтээгдэхүүнтэй бөгөөд өдөр тутмын хэрэгцээт бараа, спортын бараа, тоглоом, гоёл чимэглэлийн материал болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Энд хэдэн жишээ дурдъя.
1. Гутлын материал
TPU нь маш сайн уян хатан чанар, элэгдэлд тэсвэртэй тул гутлын материалд голчлон ашиглагддаг. TPU агуулсан гутлын бүтээгдэхүүн нь энгийн гутлын бүтээгдэхүүнээс илүү тав тухтай байдаг тул өндөр зэрэглэлийн гутлын бүтээгдэхүүн, ялангуяа зарим спортын гутал, энгийн гуталд өргөн хэрэглэгддэг.


2. Хоолой
TPU хоолой нь зөөлөн, сайн суналтын бат бэх, цохилтын бат бэх, өндөр ба нам температурт тэсвэртэй тул TPU хоолойг Хятадад онгоц, танк, автомашин, мотоцикл, машин механизм болон бусад механик тоног төхөөрөмжийн хий, газрын тос тээвэрлэхэд 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 гэх мэт өндөр зэрэглэлийн кабелийн TPU-г нарийн төвөгтэй хийцтэй кабелийн бүрхүүлийн материалыг хамгаалахад ашигладаг бөгөөд түүний хэрэглээ улам бүр өргөжиж байна.



4. Эмнэлгийн тоног төхөөрөмж
TPU нь PVC-ийн аюулгүй, тогтвортой, өндөр чанартай хувилбар юм. Энэ нь фталат зэрэг хортой химийн бодис агуулаагүй бөгөөд эмнэлгийн катетер эсвэл эмнэлгийн уутанд цус болон бусад шингэн рүү шилжиж гаж нөлөө үзүүлдэг. Шахмал зэрэглэлийн болон тарилгын зэрэглэлийн TPU-г одоо байгаа PVC тоног төхөөрөмжид бага зэрэг тохируулга хийснээр хялбархан ашиглаж болно.