En 1958, Goodrich Chemical Company (ahora Lubrizol) registró por primera vez la marca de TPU Estane. En los últimos 40 años, se han registrado más de 20 marcas en todo el mundo, cada una con varias series de productos. Actualmente, entre los principales fabricantes de materias primas de TPU se encuentran BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical, etc.
1、Categoría de TPU
Según la estructura del segmento blando, se puede dividir en tipo poliéster, tipo poliéter y tipo butadieno, que contienen respectivamente un grupo éster, un grupo éter o un grupo buteno.
Según la estructura del segmento duro, se puede dividir en uretano y uretano-urea, que se obtienen a partir de extensores de cadena de etilenglicol o de diamina, respectivamente. La clasificación común se divide en poliéster y poliéter.
Según la presencia o ausencia de reticulación, se puede dividir en termoplástico puro y semitermoplástico.
El primero tiene una estructura lineal pura y no tiene enlaces reticulados; el segundo contiene una pequeña cantidad de enlaces reticulados, como el éster de ácido alofánico.
Según el uso de los productos terminados, estos se pueden dividir en piezas perfiladas (varios elementos de la máquina), tubos (vainas, perfiles de barras), películas (láminas, placas delgadas), adhesivos, recubrimientos, fibras, etc.
2、 Síntesis de TPU
El TPU pertenece al poliuretano en cuanto a su estructura molecular. Entonces, ¿cómo se agrega?
Según los diferentes procesos de síntesis, se divide principalmente en polimerización en masa y polimerización en solución.
En la polimerización en masa, también se puede dividir en método de prepolimerización y método de un solo paso según la presencia o ausencia de prerreacción:
El método de prepolimerización implica la reacción del diisocianato con dioles macromoleculares durante un cierto período de tiempo antes de agregar extensión de cadena para producir TPU;
El método de un solo paso implica mezclar y reaccionar simultáneamente dioles macromoleculares, diisocianatos y extensores de cadena para formar TPU.
La polimerización en solución implica primero disolver diisocianato en un solvente, luego agregar dioles macromoleculares para reaccionar durante un cierto período de tiempo y, finalmente, agregar extensores de cadena para generar TPU.
El tipo de segmento blando de TPU, el peso molecular, el contenido de segmento duro o blando y el estado de agregación del TPU pueden afectar la densidad del TPU, con una densidad de aproximadamente 1,10-1,25, y no hay una diferencia significativa en comparación con otros cauchos y plásticos.
Con la misma dureza, la densidad del TPU de tipo poliéter es menor que la del TPU de tipo poliéster.
3、 Procesamiento de TPU
Las partículas de TPU requieren varios procesos para formar el producto final, principalmente utilizando métodos de fusión y solución para el procesamiento de TPU.
El procesamiento de fusión es un proceso comúnmente utilizado en la industria del plástico, como la mezcla, el laminado, la extrusión, el moldeo por soplado y el moldeo;
El procesamiento de solución es el proceso de preparar una solución disolviendo partículas en un solvente o polimerizándolas directamente en un solvente, para luego recubrirlas, hilarlas, etc.
El producto final elaborado con TPU generalmente no requiere una reacción de reticulación de vulcanización, lo que puede acortar el ciclo de producción y reciclar materiales de desecho.
4、 Rendimiento del TPU
El TPU tiene un alto módulo, alta resistencia, alta elongación y elasticidad, excelente resistencia al desgaste, resistencia al aceite, resistencia a bajas temperaturas y resistencia al envejecimiento.
Alta resistencia a la tracción, alto alargamiento y baja tasa de deformación permanente por compresión a largo plazo son ventajas significativas del TPU.
XiaoU explicará principalmente las propiedades mecánicas del TPU desde aspectos como la resistencia a la tracción y elongación, la resiliencia, la dureza, etc.
Alta resistencia a la tracción y alta elongación.
El TPU posee una excelente resistencia a la tracción y una excelente elongación. De los datos de la figura a continuación, se desprende que la resistencia a la tracción y la elongación del TPU de tipo poliéter son mucho mejores que las del plástico de cloruro de polivinilo y el caucho.
Además, el TPU puede satisfacer los requisitos de la industria alimentaria con poco o ningún aditivo añadido durante el procesamiento, algo que también es difícil de lograr para otros materiales como el PVC y el caucho.
La resiliencia es muy sensible a la temperatura.
La resiliencia del TPU se refiere a la rapidez con la que recupera su estado original tras aliviarse la tensión de deformación. Esta energía se expresa como la relación entre el trabajo de retracción de la deformación y el trabajo necesario para producirla. Es una función del módulo dinámico y la fricción interna de un cuerpo elástico y es muy sensible a la temperatura.
El rebote disminuye con la disminución de la temperatura hasta alcanzar cierta temperatura, y la elasticidad vuelve a aumentar rápidamente. Esta temperatura es la temperatura de cristalización del segmento blando, determinada por la estructura del diol macromolecular. El TPU de tipo poliéter es más bajo que el TPU de tipo poliéster. A temperaturas inferiores a la temperatura de cristalización, el elastómero se endurece mucho y pierde su elasticidad. Por lo tanto, la resiliencia es similar a un rebote en la superficie de un metal duro.
El rango de dureza es Shore A60-D80
La dureza es un indicador de la capacidad de un material para resistir la deformación, las rayaduras y los arañazos.
La dureza del TPU generalmente se mide utilizando probadores de dureza Shore A y Shore D, siendo Shore A el que se utiliza para los TPU más blandos y Shore D el que se utiliza para los TPU más duros.
La dureza del TPU se puede ajustar ajustando la proporción de segmentos blandos y duros de la cadena. Por lo tanto, el TPU tiene un rango de dureza relativamente amplio, desde Shore A60 hasta D80, abarcando la dureza del caucho y el plástico, y presenta una alta elasticidad en todo el rango de dureza.
A medida que cambia la dureza, algunas propiedades del TPU pueden cambiar. Por ejemplo, aumentar la dureza del TPU resultará en cambios en el rendimiento, como un mayor módulo de tracción y resistencia al desgarro, mayor rigidez y tensión de compresión (capacidad de carga), menor elongación, mayor densidad y generación de calor dinámico, y mayor resistencia ambiental.
5、 Aplicación de TPU
Como excelente elastómero, el TPU tiene una amplia gama de direcciones de productos posteriores y se usa ampliamente en necesidades diarias, artículos deportivos, juguetes, materiales decorativos y otros campos.
Materiales del calzado
El TPU se utiliza principalmente en calzado debido a su excelente elasticidad y resistencia al desgaste. El calzado con TPU es mucho más cómodo que el calzado convencional, por lo que se utiliza más en calzado de alta gama, especialmente en calzado deportivo y casual.
manguera
Debido a su suavidad, buena resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia a altas y bajas temperaturas, las mangueras de TPU se utilizan ampliamente en China como mangueras de gas y petróleo para equipos mecánicos como aviones, tanques, automóviles, motocicletas y máquinas herramientas.
cable
El TPU proporciona resistencia al desgarro, al desgaste y a la flexión, siendo la resistencia a altas y bajas temperaturas la clave para el rendimiento del cable. Por ello, en el mercado chino, cables avanzados como los de control y de alimentación utilizan TPU para proteger los materiales de recubrimiento de diseños complejos, y sus aplicaciones son cada vez más comunes.
dispositivos médicos
El TPU es un material sustituto del PVC seguro, estable y de alta calidad. No contiene ftalatos ni otras sustancias químicas nocivas, y no migra a la sangre ni a otros líquidos del catéter o la bolsa médica, causando efectos secundarios. Además, es un TPU especialmente desarrollado para extrusión e inyección.
película
La película de TPU es una película delgada fabricada a partir de material granular de TPU mediante procesos especiales como laminado, fundición, soplado y recubrimiento. Gracias a su alta resistencia, resistencia al desgaste, buena elasticidad y resistencia a la intemperie, las películas de TPU se utilizan ampliamente en diversas industrias, como materiales para calzado, confección de prendas, automoción, química, electrónica, medicina y otros sectores.
Hora de publicación: 05-feb-2020