Nel 1958, Goodrich Chemical Company (ora ribattezzata Lubrizol) registrò per la prima volta il marchio TPU Estane. Negli ultimi 40 anni, sono stati registrati oltre 20 marchi in tutto il mondo, ognuno dei quali comprende diverse linee di prodotti. Attualmente, i principali produttori di materie prime TPU includono BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical, ecc.
1、 Categoria di TPU
In base alla struttura del segmento morbido, può essere suddiviso in tipo poliestere, tipo polietere e tipo butadiene, che contengono rispettivamente un gruppo estere, un gruppo etere o un gruppo butene.
In base alla struttura del segmento duro, può essere suddiviso in tipo uretano e tipo uretano-urea, ottenuti rispettivamente da estensori di catena a base di glicole etilenico o diammine. La classificazione comune prevede la suddivisione in tipo poliestere e tipo polietere.
A seconda della presenza o assenza di reticolazione, può essere suddiviso in termoplastico puro e semitermoplastico.
Il primo ha una struttura lineare pura e senza legami reticolati; il secondo contiene una piccola quantità di legami reticolati come l'estere dell'acido allofanico.
In base all'utilizzo dei prodotti finiti, essi possono essere suddivisi in parti profilate (vari elementi macchina), tubi (guaine, profili a barre), pellicole (fogli, piastre sottili), adesivi, rivestimenti, fibre, ecc.
2、 Sintesi del TPU
Il TPU appartiene al poliuretano in termini di struttura molecolare. Quindi, come si è aggregato?
In base ai diversi processi di sintesi, si divide principalmente in polimerizzazione in massa e polimerizzazione in soluzione.
Nella polimerizzazione in massa, può anche essere suddivisa in metodo di prepolimerizzazione e metodo in un unico passaggio in base alla presenza o assenza di pre-reazione:
Il metodo di prepolimerizzazione prevede la reazione del diisocianato con dioli macromolecolari per un certo periodo di tempo prima di aggiungere l'estensione della catena per produrre TPU;
Il metodo in un'unica fase prevede la miscelazione e la reazione simultanea di dioli macromolecolari, diisocianati ed estensori di catena per formare TPU.
La polimerizzazione in soluzione prevede innanzitutto la dissoluzione del diisocianato in un solvente, quindi l'aggiunta di dioli macromolecolari per farli reagire per un certo periodo di tempo e, infine, l'aggiunta di estensori di catena per generare TPU.
Il tipo di segmento morbido in TPU, il peso molecolare, il contenuto di segmenti duri o morbidi e lo stato di aggregazione del TPU possono influenzare la densità del TPU, con una densità di circa 1,10-1,25, e non vi è alcuna differenza significativa rispetto ad altre gomme e plastiche.
A parità di durezza, la densità del TPU di tipo polietere è inferiore a quella del TPU di tipo poliestere.
3、 Lavorazione del TPU
Le particelle di TPU richiedono vari processi per formare il prodotto finale, principalmente utilizzando metodi di fusione e soluzione per la lavorazione del TPU.
La fusione è un processo comunemente utilizzato nell'industria della plastica, come la miscelazione, la laminazione, l'estrusione, lo stampaggio a soffiaggio e lo stampaggio;
L'elaborazione della soluzione è il processo di preparazione di una soluzione mediante la dissoluzione delle particelle in un solvente o la loro polimerizzazione diretta in un solvente, per poi rivestirle, centrifugarle e così via.
Il prodotto finale realizzato in TPU in genere non richiede la reazione di reticolazione tramite vulcanizzazione, il che può abbreviare il ciclo di produzione e riciclare i materiali di scarto.
4. Prestazioni del TPU
Il TPU ha un modulo elevato, un'elevata resistenza, un elevato allungamento ed elasticità, un'eccellente resistenza all'usura, all'olio, alle basse temperature e all'invecchiamento.
L'elevata resistenza alla trazione, l'elevato allungamento e il basso tasso di deformazione permanente da compressione a lungo termine sono tutti vantaggi significativi del TPU.
XiaoU approfondirà principalmente le proprietà meccaniche del TPU, in termini di resistenza alla trazione e allungamento, resilienza, durezza, ecc.
Elevata resistenza alla trazione e elevato allungamento
Il TPU ha un'eccellente resistenza alla trazione e all'allungamento. Dai dati riportati nella figura sottostante, possiamo osservare che la resistenza alla trazione e l'allungamento del TPU di tipo polietere sono molto migliori di quelli della plastica in polivinilcloruro e della gomma.
Inoltre, il TPU può soddisfare i requisiti dell'industria alimentare con l'aggiunta di pochi o nessun additivo durante la lavorazione, cosa difficile da ottenere anche con altri materiali come il PVC e la gomma.
La resilienza è molto sensibile alla temperatura
La resilienza del TPU si riferisce alla rapidità con cui recupera il suo stato originale dopo aver rimosso lo stress da deformazione, espressa come energia di recupero, che è il rapporto tra il lavoro di retrazione della deformazione e il lavoro necessario per produrre la deformazione. È funzione del modulo dinamico e dell'attrito interno di un corpo elastico ed è molto sensibile alla temperatura.
Il rimbalzo diminuisce con la diminuzione della temperatura fino a una certa temperatura, dopodiché l'elasticità aumenta di nuovo rapidamente. Questa temperatura è la temperatura di cristallizzazione del segmento morbido, determinata dalla struttura del diolo macromolecolare. Il TPU di tipo polietere ha una temperatura inferiore rispetto al TPU di tipo poliestere. A temperature inferiori alla temperatura di cristallizzazione, l'elastomero diventa molto duro e perde la sua elasticità. Pertanto, la resilienza è simile a un rimbalzo dalla superficie di un metallo duro.
La gamma di durezza è Shore A60-D80
La durezza è un indicatore della capacità di un materiale di resistere a deformazioni, rigature e graffi.
La durezza del TPU viene solitamente misurata utilizzando i durometri Shore A e Shore D: Shore A si usa per i TPU più morbidi, Shore D per i TPU più duri.
La durezza del TPU può essere regolata regolando la proporzione tra segmenti di catena morbidi e duri. Pertanto, il TPU presenta un intervallo di durezza relativamente ampio, che va da Shore A60 a D80, coprendo la durezza della gomma e della plastica, e presenta un'elevata elasticità in tutto l'intervallo di durezza.
Al variare della durezza, alcune proprietà del TPU possono variare. Ad esempio, l'aumento della durezza del TPU comporterà variazioni nelle prestazioni, come un aumento del modulo di trazione e della resistenza allo strappo, una maggiore rigidità e sollecitazione a compressione (capacità di carico), una riduzione dell'allungamento, un aumento della densità e della generazione di calore dinamico, nonché una maggiore resistenza ambientale.
5. Applicazione del TPU
Essendo un eccellente elastomero, il TPU può essere impiegato in un'ampia gamma di applicazioni a valle ed è ampiamente utilizzato in articoli di uso quotidiano, articoli sportivi, giocattoli, materiali decorativi e altri campi.
Materiali per scarpe
Il TPU viene utilizzato principalmente per i materiali delle calzature grazie alla sua eccellente elasticità e resistenza all'usura. Le calzature contenenti TPU sono molto più comode da indossare rispetto alle calzature tradizionali, quindi sono ampiamente utilizzate nei prodotti di alta gamma, in particolare in alcune scarpe sportive e casual.
tubo flessibile
Grazie alla loro morbidezza, alla buona resistenza alla trazione, alla resistenza agli urti e alla resistenza alle alte e basse temperature, i tubi in TPU sono ampiamente utilizzati in Cina come tubi per gas e petrolio per apparecchiature meccaniche quali aerei, carri armati, automobili, motociclette e macchine utensili.
cavo
Il TPU offre resistenza allo strappo, all'usura e alla flessione, con la resistenza alle alte e basse temperature come fattore chiave per le prestazioni dei cavi. Pertanto, nel mercato cinese, cavi avanzati come cavi di controllo e cavi di alimentazione utilizzano il TPU per proteggere i materiali di rivestimento di cavi dal design complesso, e le loro applicazioni stanno diventando sempre più diffuse.
Dispositivi medici
Il TPU è un materiale sostitutivo del PVC sicuro, stabile e di alta qualità, privo di ftalati e altre sostanze chimiche nocive, che potrebbero migrare nel sangue o in altri liquidi presenti nel catetere o nella sacca medicale, causando effetti collaterali. È inoltre un TPU di grado estrusione e iniezione appositamente sviluppato.
film
Il film in TPU è un film sottile ottenuto da materiale granulare di TPU attraverso processi speciali come laminazione, fusione, soffiaggio e rivestimento. Grazie alla sua elevata resistenza, resistenza all'usura, buona elasticità e resistenza agli agenti atmosferici, il film in TPU è ampiamente utilizzato in diversi settori industriali, tra cui calzaturifici, abbigliamento, automotive, chimico, elettronico, medicale e altri ancora.
Data di pubblicazione: 05-02-2020