¿Qué es el elastómero de poliuretano termoplástico?

¿Qué es el elastómero de poliuretano termoplástico?

El elastómero de poliuretano es una variedad de materiales sintéticos de poliuretano (otras variedades se refieren a la espuma de poliuretano, adhesivo de poliuretano, recubrimiento de poliuretano y fibra de poliuretano), y el elastómero de poliuretano termoplástico es uno de los tres tipos de elastómero de poliuretano, las personas comúnmente se refieren a la TPU (los otros dos tipos mayores de los tipos mayores de los tipos de polyurethanes son elastómeros de poliuretano, las personas comúnmente se refieren a la TPU (los otros dos tipos mayores de los tipos de polyurethanes son elastómetos de poliuretano, las personas son comúnas, las personas se refieren a la TPU (los otros dos tipos mayores de los tipos de polyuretanes son los tipos de poliuretano de poliuretano, las personas se refieren a las personas con ellas de poliuretano. los elastómeros, abreviados como CPU y elastómeros de poliuretano mixtos, abreviados como MPU).

La TPU es un tipo de elastómero de poliuretano que se puede plastificar calentando y disuelto por solvente. En comparación con la CPU y la MPU, la TPU tiene poca o ninguna reticulación química en su estructura química. Su cadena molecular es básicamente lineal, pero hay una cierta cantidad de reticulación física. Este es el elastómero de poliuretano termoplástico que es muy característico en la estructura.

Estructura y clasificación de TPU

El elastómero de poliuretano termoplástico es un polímero lineal de bloque (AB). A representa un polímero poliol (éster o poliéter, peso molecular de 1000 ~ 6000) con alto peso molecular, llamado cadena larga; B representa un diol que contiene 2-12 átomos de carbono de cadena recta, llamado cadena corta.

En la estructura del elastómero de poliuretano termoplástico, el segmento A se llama segmento blando, que tiene las características de flexibilidad y suavidad, lo que hace que TPU tenga extensibilidad; La cadena de uretano generada por la reacción entre el segmento B y el isocianato se llama segmento duro, que tiene propiedades rígidas y duras. Al ajustar la relación de los segmentos A y B, se realizan productos TPU con diferentes propiedades físicas y mecánicas.

De acuerdo con la estructura del segmento blando, se puede dividir en el tipo de poliéster, el tipo de poliéter y el tipo de butadieno, que respectivamente contienen grupo éster, grupo de éter o grupo de buteno. Según la estructura del segmento duro, se puede dividir en el tipo de uretano y el tipo de urea de uretano, que se obtienen respectivamente de los extensores de cadena de etilenglicol o los extensores de cadena de diamina. La clasificación común se divide en el tipo de poliéster y el tipo de poliéter.

¿Cuáles son las materias primas para la síntesis de TPU?

(1) Polímero Diol

El diol macromolecular con un peso molecular que varía de 500 a 4000 y grupos bifuncionales, con un contenido de 50% a 80% en elastómero de TPU, juega un papel decisivo en las propiedades físicas y químicas de la TPU.

El polímero diol adecuado para elastómero de TPU se puede dividir en poliéster y poliéter: el poliéster incluye politetrametileno adipic ácido glicol (PBA) ε PCL, PHC; Los poliéteres incluyen glicol de éter de polioxipropileno (PPG), tetrahidrofurano poliether glicol (PTMG), etc.

(2) diisocianato

El peso molecular es pequeño, pero la función es sobresaliente, lo que no solo juega el papel de conectar el segmento blando y el segmento duro, sino que también dotan la TPU con varias buenas propiedades físicas y mecánicas. Los diisocianatos aplicables a la TPU son: metileno difenil diisocianato (MDI), metileno BIS (-4-ciclohexilo isocianato) (HMDI), p-fenildiisocianato (PPDI), 1,5-naftaleno diisocianato (NDI), P-fenilldimetilocilocilocilocilocilocilocilocilocilocilocilocilocilocilina (Pxdi), etc.

(3) extensor de cadena

El extensor de cadena con un peso molecular de 100 ~ 350, perteneciente a un pequeño diol molecular, un pequeño peso molecular, una estructura de cadena abierta y ningún grupo sustituyente es propicio para obtener alta dureza y alto peso escalar de TPU. Los extensores de cadena adecuados para TPU incluyen 1,4-butanodiol (BDO), 1,4-bis (2-hidroxitoxi) benceno (HQEE), 1,4-ciclohexanedimetanol (CHDM), p-fenildimetilglicol (PXG), etc., etc.

Aplicación de modificación de TPU como agente de endurecimiento

Para reducir los costos del producto y obtener un rendimiento adicional, los elastómeros termoplásticos de poliuretano se pueden usar como agentes de endurecimiento de uso común para endurecer varios materiales de caucho termoplásticos y modificados.

Debido a su alta polaridad, el poliuretano puede ser compatible con resinas polares o gomas, como el polietileno clorado (CPE), que puede usarse para fabricar productos médicos; La mezcla con ABS puede reemplazar los termoplásticos de ingeniería para su uso; Cuando se usa en combinación con policarbonato (PC), tiene propiedades como resistencia al aceite, resistencia al combustible y resistencia al impacto, y puede usarse para hacer cuerpos para automóviles; Cuando se combina con poliéster, se puede mejorar su resistencia; Además, puede ser bien compatible con PVC, polioximetileno o PVDC; El poliéster de poliuretano puede ser bien compatible con goma de nitrilo al 15% o una mezcla de goma de nitrilo/PVC del 40%; El poliuretano de poliéter también puede ser bien compatible con adhesivo de mezcla de cloruro de caucho/polivinilo del 40%; También puede ser compatible con los copolímeros de estireno de acrilonitrilo (SAN); Puede formar estructuras de red interpenetrantes (IPN) con polisiloxanos reactivos. La gran mayoría de los adhesivos combinados mencionados anteriormente ya se han producido oficialmente.

En los últimos años, ha habido una investigación creciente sobre el endurecimiento de POM por TPU en China. La combinación de TPU y POM no solo mejora la resistencia a la alta temperatura y las propiedades mecánicas de TPU, sino que también endurece significativamente la POM. Algunos investigadores han demostrado que en las pruebas de fractura por tracción, en comparación con la matriz de POM, la aleación de POM con TPU ha pasado de fractura frágil a fractura dúctil. La adición de TPU también dota a POM con el rendimiento de la memoria de forma. La región cristalina de POM sirve como la fase fija de la aleación de memoria de forma, mientras que la región amorfa de TPU y POM amorfas sirve como fase reversible. Cuando la temperatura de respuesta de recuperación es de 165 ℃ y el tiempo de recuperación es de 120 segundos, la tasa de recuperación de la aleación alcanza más del 95%y el efecto de recuperación es el mejor.

La TPU es difícil de ser compatible con materiales de polímeros no polares como polietileno, polipropileno, caucho de etileno propileno, caucho de butadieno, caucho de isopreno o polvo de caucho residual, y no puede usarse para producir compuestos con buen rendimiento. Por lo tanto, los métodos de tratamiento de superficie como plasma, corona, química húmeda, imprimación, llama o gas reactivo a menudo se usan para este último. Por ejemplo, la compañía estadounidense de productos de aire y productos químicos ha llevado a cabo un tratamiento de superficie de gases activo F2/O2 en el polvo fino de polietileno de peso molecular ultra alto con un peso molecular de 3-5 millones, y lo ha agregado a elastómero de poliuretano en una proporción del 10%, lo que puede mejorar significativamente su módulo flexural, resistencia a tensos y resistencia al desgaste. Y el tratamiento de la superficie del gas activo F2/O2 también se puede aplicar a las fibras cortas alargadas direccionalmente con una longitud de 6-35 mm, lo que puede mejorar la rigidez y la resistencia al desgarro del material compuesto.

¿Cuáles son las áreas de aplicación de TPU?

En 1958, Goodrich Chemical Company (ahora renombrado Lubrizol) registró la marca TPU Estane por primera vez. En los últimos 40 años, ha habido más de 20 marcas en todo el mundo, y cada marca tiene varias series de productos. En la actualidad, los principales fabricantes de materia prima TPU en el mundo son: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

Como un excelente elastómero, TPU tiene una amplia gama de productos aguas abajo, que se usan ampliamente en necesidades diarias, artículos deportivos, juguetes, materiales decorativos y otros campos. A continuación se presentan algunos ejemplos.

① Materiales de zapatos

La TPU se usa principalmente para materiales de zapatos debido a su excelente elasticidad y resistencia al desgaste. Los productos de calzado que contienen TPU son mucho más cómodos de usar que los productos de calzado regulares, por lo que se usan más ampliamente en productos de calzado de alta gama, especialmente algunos zapatos deportivos y zapatos informales.

② Mangueras

Debido a su suavidad, buena resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia a temperaturas altas y bajas, las mangueras de TPU se usan ampliamente en China como mangueras de gas y aceite para equipos mecánicos como aviones, tanques, automóviles, motocicletas y máquinas herramientas.

③ Cable

La TPU proporciona resistencia a la rotura, resistencia al desgaste y características de flexión, siendo la clave de alta y baja resistencia a la temperatura la clave para el rendimiento del cable. Entonces, en el mercado chino, los cables avanzados, como los cables de control y los cables de energía, utilizan TPU para proteger los materiales de recubrimiento de los diseños de cable complejos, y sus aplicaciones están cada vez más extendidas.

④ Dispositivos médicos

La TPU es un material sustituto de PVC seguro, estable y de alta calidad, que no contendrá ftalato y otras sustancias dañinas químicas, y migrará a la sangre u otros líquidos en el catéter médico o la bolsa médica para causar efectos secundarios. Además, la TPU de grado de extrusión especialmente desarrollada y de grado de inyección se puede usar fácilmente con una pequeña depuración en el equipo de PVC existente.

⑤ Vehículos y otros medios de transporte

Al extruir y recubrir ambos lados de tela de nylon con elastómero termoplástico de poliuretano, se pueden hacer balsas de ataque de combate inflables y balsas de reconocimiento que transportan 3-15 personas, con un rendimiento mucho mejor que las balsas inflables de caucho vulcanizadas; Elastómero termoplástico de poliuretano reforzado con fibra de vidrio se puede usar para hacer componentes del cuerpo, como piezas moldeadas en ambos lados del automóvil, pieles de las puertas, parachoques, tiras de fricción y rejillas.