Termoplastický polyuretan - Thermoplastic polyurethane

Termoplastický polyuretan (TPU) je některá ze třídy polyuretan plasty s mnoha vlastnostmi, včetně pružnost, průhlednost a odolnost vůči oleji, mastnotě a oděru. Technicky jsou termoplastické elastomery skládající se z lineárního segmentu blokové kopolymery složený z tvrdých a měkkých segmentů.

Chemie

TPU je blokový kopolymer sestávající ze střídajících se sekvencí tvrdých a měkkých segmentů nebo domén vytvořených reakcí (1) diisokyanáty s krátkým řetězcem dioly (tzv. prodlužovače řetězce) a (2) diisokyanáty s dlouhým řetězcem dioly. Změnou poměru, struktury a / nebo molekulové hmotnosti reakčních sloučenin lze vyrobit obrovskou škálu různých TPU. To umožňuje urethanovým chemikům doladit strukturu polymeru na požadované konečné vlastnosti materiálu. Například větší poměr tvrdých a měkkých segmentů bude mít za následek přísnější TPU, zatímco reverzní je také pravdivý.

Morfologie

Pryskyřice TPU se skládá z lineárních polymerních řetězců v blokových strukturách. Takové řetězce obsahují málo polarita segmenty, které jsou poměrně dlouhé (nazývané měkké segmenty), střídající se s kratšími segmenty s vysokou polaritou (nazývané tvrdé segmenty). Oba typy segmentů jsou navzájem spojeny kovalentními vazbami, takže ve skutečnosti tvoří blokové kopolymery. Mísitelnost tvrdých a měkkých segmentů v TPU závisí na rozdílech v jejich teplotě skelného přechodu (Tg) [1] který nastává na počátku mikro-Brownova segmentového pohybu, identifikovatelného dynamickými mechanickými spektry. U nemísitelného TPU spektrum ztrátového modulu obvykle vykazuje dvojité vrcholy, z nichž každý je přiřazen k Tg jedné složky. Pokud jsou tyto dvě složky mísitelné, bude TPU charakterizován jediným širokým vrcholem, jehož poloha leží mezi polohou dvou původních vrcholů Tg čistých složek.

Polarita tvrdých kusů mezi nimi vytváří silnou přitažlivost, což v této fázi způsobuje vysoký stupeň agregace a řádu, tvořící krystalický nebo pseudokrystalické oblasti umístěné v měkké a pružné matrici. Tato takzvaná fázová separace mezi oběma bloky může být více či méně důležitá v závislosti na polaritě a molekulové hmotnosti pružného řetězce, výrobních podmínkách atd. Krystalické nebo pseudokrystalické oblasti působí jako fyzikální křížové odkazy, což odpovídá vysoké úrovni elasticity TPU, zatímco pružné řetězy dodávají polymeru vlastnosti prodloužení.

Tyto „pseudosíťování“ však mizí působením tepla, a tedy i klasického vytlačování, vstřikování a kalandrování pro tyto materiály jsou použitelné způsoby zpracování. V důsledku toho lze šrot TPU znovu zpracovat.

Použití

TPU má mnoho aplikací včetně automobilových přístrojových desek, koleček, elektrického nářadí, sportovních potřeb, lékařských zařízení, hnacích řemenů, obuvi, nafukovacích člunů a různých aplikací pro extrudované fólie, plechy a profily.[2][3] TPU je také oblíbeným materiálem ve vnějších případech mobilních elektronických zařízení, jako jsou mobilní telefony. Používá se také k výrobě chráničů klávesnice pro notebooky.[4]

TPU je dobře známý pro své aplikace v opláštění drátů a kabelů, hadic a trubek, v aplikacích lepení a potahování textilií, jako modifikátor rázu jiných polymerů.[5]. Používá se také ve výkonných fóliích, například transparentní TPU se používá ve vysoce náročných aplikacích transparentních fólií, jako jsou skleněné struktury s vysokou rázovou odolností (TPU laminovací fólie na sklo )

TPU je termoplastický elastomer používaný ve FFD ukládání fúzního vlákna 3D tisk. Absence zvlnění a skutečnost, že není nutný žádný základní nátěr, je ideální pro vláknové 3D tiskárny, když objekty musí být pružné a pružné. Skutečnost, že TPU je termoplast, umožňuje, aby byla tato vlákna znovu roztavena „vytlačovací“ hlavou 3D tiskárny a poté ochlazena zpět na pevně elastický kus. Prášky TPU se také používají pro další procesy 3D tisku, jako je LASER Sintering (SLS TPU ) a 3D inkoustový tisk (Práškové lůžko TPU ). Je také možné použít ve velkých zařízeních vertikálně injekce nebo vytlačovací stroje k přímému tisku bez mezistupně extruze vláken nebo přípravy prášku, stačí vybrat vhodné granuláty TPU (pelety).

Přehled TPU na trhu

Vlastnosti komerčně dostupného TPU zahrnují:

  • vysoká odolnost proti oděru
  • nízkoteplotní výkon
  • vysoká pevnost ve smyku
  • vysoká pružnost
  • průhlednost
  • odolnost vůči olejům a tukům

Aktuálně dostupné TPU lze rozdělit hlavně do dvou skupin na základě chemie měkkých segmentů:

  1. TPU na bázi polyesteru (odvozené hlavně z kyselina adipová estery )
  2. polyetherové TPU (založené hlavně na tetrahydrofuran (THF) ethery ).

Rozdíly mezi těmito dvěma skupinami jsou uvedeny v následující tabulce.

Tabulka vlastností

Tabulka 1: Hlavní rozdíly mezi TPU na bázi polyesteru a polyetheru.[6]

(A = vynikající; B = dobrý; C = přijatelný; D = špatný; F = velmi špatný)

VlastnictvíPolyesterový TPUTPU na bázi polyetheru
Odolnost proti oděruAA
Mechanické vlastnostiAB
Flexibilita při nízké teplotěBA
Stárnutí teplemBD
Odolnost proti hydrolýzeDA
Chemická odolnostAC
Mikrobiální rezistenceDA
PřilnavostBD
Injekční injekceBB

TPU je správnou volbou, když je požadována pružnost při nízkých teplotách a / nebo otěruvzdornosti TPE. TPU na bázi polyetheru v případech, kdy jsou další vynikající hydrolýza a je požadována mikrobiální odolnost, stejně jako v případech, kdy je důležitá extrémní flexibilita při nízkých teplotách. Esterový TPU v případě, že je důležitější odolnost vůči olejům a tukům.

Pokud je vyžadována stabilní barva světla a nežloutnoucí výkon, alifatický TPU na bázi alifatické isokyanáty se používá.

Společnost BASF byla průkopníkem zesíťování během transformace TPU, což bylo možné přidáním kapalných zesíťovačů nebo použitím pevné granulované přísady masterbatch. Rostlinný bio TPU byl vyvinut pro zelenou barvu termoplastický elastomer aplikace společností BASF, Merquinsa-Lubrizol a GRECO, prodávané jako Elastollan N, Pearlthane ECO a Isothane.

Obchodní názvy

Klíčové dostupné obchodní značky jsou:

Viz také

Reference

  1. ^ Mísitelnost polymer-polymer, O. Olabisi, Elsevier Publishing Company, Amsterdam. ISBN: 0-12-5250501-0, 2012
  2. ^ „Termoplastická polyurethanová (TPU) pryskyřice Texin®“. Bayer Material Science. Citováno 2012-02-26.
  3. ^ „Termoplastický polyuretan“. Americká chemická rada. Citováno 2012-02-26.
  4. ^ Michael, John. „Pouzdra TPU“. Cellz. Citováno 13. listopadu 2014.
  5. ^ http://pub.lubrizol.com/Engineered-Polymers/Markets/Industrial-Solutions
  6. ^ „PEARLTHANE“. Merquinsa, společnost Lubrizol. Citováno 2013-01-31.
  7. ^ „BASF - Termoplastické polyuretanové elastomery“.
  8. ^ „Domovská stránka Merquinsa“. Merquinsa. Citováno 18. února 2011.
  9. ^ „Bayer MaterialScience - termoplastické polyurethany“. Bayer. Citováno 18. února 2011.
  10. ^ „Estane Engineered Polymers“. Lubrizol. Citováno 18. února 2011.
  11. ^ "Lubrizol - Pellethane TPE". Lubrizol. Citováno 18. února 2011.
  12. ^ „Huntsman TPU: Shaping Your World“. Huntsman Corporation. Citováno 18. února 2011.
  13. ^ „Shin-Etsu Polymor Co., Ltd - Products“. Shin-Etsu Chemical. Citováno 18. února 2011.
  14. ^ "Chemické výrobky - Laripur - Termoplastické polyurethany". COIM Group. Citováno 18. února 2011.
  15. ^ „GRECO TPU (termoplastické polyuretanové) pryskyřice s biokompatibilitou, vysokou houževnatostí a odolností proti oděru“. greco.com.tw/. Citováno 2009-12-26.
  16. ^ Zythane
  17. ^ . LEHVOSS http://www.luvosint.com/. Citováno 2018-07-25. Chybějící nebo prázdný | název = (Pomoc)
  18. ^ . Tuftan https://www.permali.co.uk/tuftane-tpu-film/. Citováno 2020-04-17. Chybějící nebo prázdný | název = (Pomoc)