Nel 1958, la Goodrich Chemical Company (ora rinominata Lubrizol) registrò per la prima volta il marchio Estane per il TPU. Negli ultimi 40 anni, sono stati creati oltre 20 marchi in tutto il mondo, ognuno con diverse serie di prodotti. Attualmente, i principali produttori di materie prime per 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, si possono distinguere tre tipi: poliestere, polieteri e butadiene, che contengono rispettivamente gruppi estere, etere o butene.
In base alla struttura del segmento rigido, si possono distinguere due tipi: uretano e uretano-urea, ottenuti rispettivamente da estensori di catena di glicole etilenico o diammina. La classificazione comune li suddivide in poliestere e polieteri.
In base alla presenza o all'assenza di reticolazione, si possono distinguere termoplastici puri e semi-termoplastici.
Il primo ha una struttura puramente lineare e non presenta legami di reticolazione; il secondo contiene una piccola quantità di legami di reticolazione, come l'estere dell'acido allofanico.
In base all'utilizzo dei prodotti finiti, possono essere suddivisi in parti profilate (vari elementi di macchine), tubi (guaine, profilati a barre), pellicole (fogli, lamiere sottili), adesivi, rivestimenti, fibre, ecc.
2、 Sintesi del TPU
Il TPU appartiene alla famiglia del poliuretano in termini di struttura molecolare. Quindi, come si è aggregato?
In base ai diversi processi di sintesi, si distingue principalmente in polimerizzazione in massa e polimerizzazione in soluzione.
Nella polimerizzazione in massa, si può anche distinguere tra metodo di pre-polimerizzazione e metodo a un solo stadio, a seconda della presenza o assenza di una 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 che reagiscono per un certo periodo di tempo e, infine, l'aggiunta di estensori di catena per generare il TPU.
Il tipo di segmento morbido TPU, il peso molecolare, il contenuto di segmento duro o morbido 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 polieterico è inferiore a quella del TPU di tipo poliestere.
3、 Elaborazione del TPU
Le particelle di TPU richiedono diversi processi per formare il prodotto finale, principalmente mediante fusione e metodi in 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 per soffiaggio e lo stampaggio;
La lavorazione in soluzione è il processo di preparazione di una soluzione mediante la dissoluzione di particelle in un solvente o la loro polimerizzazione diretta in un solvente, seguita da processi di rivestimento, filatura e così via.
Il prodotto finale realizzato in TPU generalmente non richiede la reazione di reticolazione per vulcanizzazione, il che può accorciare il ciclo di produzione e riciclare i materiali di scarto.
4、 Prestazioni del TPU
Il TPU possiede un modulo elastico elevato, un'elevata resistenza, un'elevata elongazione ed elasticità, un'eccellente resistenza all'usura, agli oli, alle basse temperature e all'invecchiamento.
L'elevata resistenza alla trazione, l'elevato allungamento e il basso tasso di deformazione permanente a compressione a lungo termine sono tutti vantaggi significativi del TPU.
XiaoU si concentrerà principalmente sulle proprietà meccaniche del TPU, analizzando aspetti quali resistenza alla trazione e allungamento, resilienza, durezza, ecc.
Elevata resistenza alla trazione e alto allungamento
Il TPU possiede un'eccellente resistenza alla trazione e un'elevata elasticità. Dai dati riportati nella figura sottostante, si evince che la resistenza alla trazione e l'elasticità del TPU di tipo polieterico sono nettamente superiori a quelle della plastica in cloruro di polivinile 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 per 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 esso ritorna al suo stato originale dopo che la sollecitazione di deformazione viene alleviata, ed è espressa come energia di recupero, ovvero il rapporto tra il lavoro di retrazione della deformazione e il lavoro necessario per produrre la deformazione. Essa 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 rapidamente. Questa temperatura è la temperatura di cristallizzazione del segmento morbido, che è determinata dalla struttura del diolo macromolecolare. Il TPU di tipo polieterico 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 al rimbalzo sulla superficie di un metallo duro.
La gamma di durezza va da Shore A60 a D80.
La durezza è un indicatore della capacità di un materiale di resistere a deformazioni, tagli e graffi.
La durezza del TPU viene solitamente misurata utilizzando i durometri Shore A e Shore D, dove Shore A è utilizzato per i TPU più morbidi e Shore D per i TPU più duri.
La durezza del TPU può essere regolata modificando la proporzione di segmenti di catena morbidi e duri. Pertanto, il TPU presenta un intervallo di durezza relativamente ampio, che va da Shore A60 a D80, comprendendo la durezza della gomma e della plastica, e possiede un'elevata elasticità in tutto l'intervallo di durezza.
Al variare della durezza, alcune proprietà del TPU possono modificarsi. Ad esempio, l'aumento della durezza del TPU comporterà cambiamenti prestazionali quali un aumento del modulo di elasticità a trazione e della resistenza allo strappo, una maggiore rigidità e resistenza alla compressione (capacità di carico), una diminuzione dell'allungamento, un aumento della densità e della generazione di calore dinamico e una maggiore resistenza agli agenti atmosferici.
5、 Applicazione del TPU
Grazie alle sue eccellenti proprietà elastomeriche, il TPU trova applicazione in un'ampia gamma di prodotti derivati ed è ampiamente utilizzato in articoli di uso quotidiano, articoli sportivi, giocattoli, materiali decorativi e altri settori.
Materiali per calzature
Il TPU è utilizzato principalmente nei materiali per calzature grazie alla sua eccellente elasticità e resistenza all'usura. Le calzature che contengono TPU sono molto più comode da indossare rispetto alle calzature tradizionali, pertanto il loro impiego è più diffuso nei prodotti di alta gamma, in particolare in alcune scarpe sportive e casual.
tubo flessibile
Grazie alla sua morbidezza, all'elevata 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 olio in apparecchiature meccaniche quali aerei, serbatoi, automobili, motociclette e macchine utensili.
cavo
Il TPU offre resistenza allo strappo, all'usura e caratteristiche di flessione, con la resistenza alle alte e basse temperature che rappresenta la chiave per le prestazioni dei cavi. Pertanto, nel mercato cinese, i cavi avanzati, come i cavi di controllo e i cavi di alimentazione, utilizzano il TPU per proteggere i materiali di rivestimento di cavi con design complessi, e le loro applicazioni si stanno diffondendo sempre di più.
Dispositivi medici
Il TPU è un materiale sostitutivo del PVC sicuro, stabile e di alta qualità, che non contiene ftalati o altre sostanze chimiche nocive che potrebbero migrare nel sangue o in altri liquidi presenti nei cateteri o nelle sacche mediche, causando effetti collaterali. È disponibile anche in versioni specifiche per estrusione e stampaggio a iniezione.
film
La pellicola in TPU è una pellicola sottile realizzata con materiale granulare TPU attraverso processi speciali come laminazione, colata, soffiaggio e rivestimento. Grazie alla sua elevata resistenza, resistenza all'usura, buona elasticità e resistenza agli agenti atmosferici, le pellicole in TPU sono ampiamente utilizzate in diversi settori, tra cui calzature, accessori per abbigliamento, automotive, chimica, elettronica, medicale e altri ancora.
Data di pubblicazione: 05-feb-2020