Сінтэз, апрацоўка, характарыстыкі і прымяненне ТПУ-матэрыялаў

ТПУ (тэрмапластычны паліурэтана)Гэта тып поліўрэтану, які можна пластыфікаваць пры награванні і раствараць у растваральніках. У параўнанні з поліўрэтанамі змешанага і ліцейнага тыпу, тэрмапластычны поліўрэтан не мае або мае мала хімічных зшыванняў па хімічнай структуры, а яго малекулы ў асноўным лінейныя, але адбываецца пэўны фізічны абмен.
Канцэпцыя так званага фізічнага абмену, упершыню прапанаваная Шоленбергерам К.С. у 1958 годзе, адносіцца да існавання зварачальных «кропак злучэння» паміж лінейнымі малекулярнымі ланцугамі поліўрэтану пры ўздзеянні цяпла або растваральнікаў. Насамрэч гэта не хімічнае зшыванне. Але яно дзейнічае як хімічнае зшыванне. У выніку гэтага фізічнага зшывання поліўрэтан утварае неаднародную марфалагічную структуру, а вадародныя сувязі поліўрэтану ўмацоўваюць яго марфалогію і робяць яго ўстойлівым да падвышанай вільготнасці.

Якая класіфікацыя ТПУ?

Цяпер, калі мы ведаем, што такое ТПУ, якія яго класіфікацыі? Згодна з рознымі стандартамі класіфікацыі, ТПУ можа мець шмат розных класіфікацый.

Напрыклад, у залежнасці ад структуры мяккага сегмента, яго можна падзяліць на поліэфірны тып, поліэфірны тып і бутадыенавы тып, якія ўтрымліваюць адпаведна эфірную групу, эфірную групу або бутэнавую групу. У залежнасці ад структуры цвёрдага сегмента, яго можна падзяліць на ўрэтанавы тып і ўрэтана-мачавінны тып, якія атрымліваюць адпаведна з дыёльных або дыямінавых падаўжальнікаў ланцуга. Агульнапрынятым тыпам з'яўляецца падзел на поліэфірны тып і поліэфірны тып.
У залежнасці ад наяўнасці або адсутнасці зшывання, іх можна падзяліць на чыстыя тэрмапласты і паўтэрмапласты. Першыя маюць чыстую лінейную структуру без зшыванняў; другія ўтрымліваюць невялікую колькасць алафанату і іншых зшываючых сувязяў. У залежнасці ад выкарыстання гатовых вырабаў іх можна падзяліць на дэталі спецыяльнай формы (розныя механічныя дэталі), трубы (абалонкі, стрыжні-профілі), плёнкі (лісты, лісты), клеі, пакрыцці і валокны.

Як сінтэзуецца ТПУ

Нягледзячы на ​​тое, што існуе мноства класіфікацый ТПУ, усе яны адносяцца да поліўрэтану з пункту гледжання малекулярнай структуры. Дык як жа яны ўтварыліся? У залежнасці ад розных працэсаў сінтэзу, яны ў асноўным падзяляюцца на палімерызацыю ў аб'ёме і палімерызацыю ў растворы.

У залежнасці ад таго, ці ёсць папярэдняя рэакцыя, метад палімерызацыі ў аб'ёме можна падзяліць на метад папярэдняй палімерызацыі і аднаэтапны метад: метад папярэдняй палімерызацыі заключаецца ў рэакцыі дыізацыяната з макрамалекулярным дыёлам на працягу пэўнага перыяду часу, а затым даданні падаўжальніка ланцуга для атрымання ТПУ; малекулярныя дыёлы, дыізаэфіры і падаўжальнікі ланцуга адначасова змешваюцца і рэагуюць з утварэннем ТПУ.
Палімерызацыя ў растворы заключаецца ў тым, што спачатку раствараюць дыізацыянат у растваральніку, затым дадаюць макрамалекулярны дыёл для рэакцыі на працягу пэўнага перыяду часу і, нарэшце, дадаюць падаўжальнік ланцуга для атрымання ТПУ.
Тып мяккага сегмента, малекулярная маса, утрыманне цвёрдых або мяккіх сегментаў і стан агрэгацыі ТПУ ўплываюць на шчыльнасць ТПУ. Шчыльнасць складае ад 1.10 да 1.25, што не істотна адрозніваецца ад іншых каўчукаў і пластмас. Пры аднолькавай цвёрдасці шчыльнасць поліэфірнага ТПУ ніжэйшая, чым у поліэфірнага ТПУ.

Як апрацоўваецца ТПУ

Для атрымання гатовых вырабаў смала ТПУ патрабуе апрацоўкі, і ТПУ ў асноўным апрацоўваецца метадам плаўлення і раствора. Яго малекулярная структура ўяўляе сабой цвёрды блок, атрыманы ў выніку рэакцыі дыфенілметандыізацыяната (MDI) або талуолдыізацыяната (TDI) з падаўжальнікам ланцуга і дыізацыянатам, такім як дыфенілметандыізацыянат (MDI) або талуолдыізацыянат (TDI). Малекулы і макрамалекулярныя поліолы рэагуюць, утвараючы гнуткія сегменты па чарзе.

Апрацоўка расплаву - гэта працэс, які звычайна выкарыстоўваецца ў пластмасавай прамысловасці: напрыклад, змешванне, каландраванне, экструзія, выдзіманне і фармаванне (у тым ліку ін'екцыя, кампрэсія, перанос і цэнтрыфугаванне і г.д.). Апрацоўка ў растворы - гэта растварэнне гранул у растваральніках або непасрэдная палімерызацыя ў растваральніках. Пасля падрыхтоўкі раствора выконваецца пакрыццё, прадзенне і г.д.
ТПУ ператвараецца ў канчатковы прадукт, які звычайна не патрабуе вулканізацыі і рэакцыі зшывання, што можа скараціць вытворчы цыкл, а адходы можна перапрацаваць і выкарыстоўваць паўторна.

Прадукцыйнасць ТПУ

Як і літы поліўрэтан (вадкі), так і змешваны поліўрэтан (цвёрды), ТПУ мае высокі модуль пругкасці, высокую трываласць, высокае падаўжэнне і высокую эластычнасць, выдатную зносаўстойлівасць, алейстойлівасць, устойлівасць да нізкіх тэмператур і старэння. Сярод іх высокая трываласць на расцяжэнне, высокае падаўжэнне і нізкая доўгатэрміновая дэфармацыя пры сцісканні з'яўляюцца значнымі перавагамі ТПУ.

1. Высокая трываласць на расцяжэнне і высокае падаўжэнне
ТПУ мае выдатную трываласць на расцяжэнне і падаўжэнне. З дадзеных на малюнку ніжэй відаць, што трываласць на расцяжэнне і падаўжэнне поліэфірнага ТПУ значна лепшыя, чым у полівінілхларыднага пластыка і гумы.

Акрамя таго, ТПУ можа задаволіць патрабаванні харчовай прамысловасці без дадання або дадання невялікай колькасці дабавак у працэсе апрацоўкі, што складана для іншых матэрыялаў, такіх як ПВХ і гума.

2. Устойлівасць вельмі адчувальная да тэмпературы
Эластычнасць ТПУ адносіцца да ступені хуткага аднаўлення першапачатковай формы пасля зняцця дэфармацыйнага напружання, якая выражаецца энергіяй аднаўлення, гэта значыць суадносінамі працы дэфармацыйнага ўцягвання да працы, неабходнай для дэфармацыі. Яна залежыць ад дынамічнага модуля і ўнутранага трэння эластомера і вельмі адчувальная да тэмпературы.

Спружыністасць памяншаецца з паніжэннем тэмпературы, і да пэўнай тэмпературы эластычнасць зноў хутка павялічваецца. Гэта тэмпература з'яўляецца тэмпературай крышталізацыі мяккага сегмента, якая залежыць ад структуры макрамалекулярнага дыёлу, і поліэфірны ТПУ ніжэйшы, чым поліэфірны ТПУ. Пры тэмпературах ніжэйшых за тэмпературу крышталізацыі эластомер становіцца вельмі цвёрдым і губляе сваю эластычнасць, таму адскок падобны да адскоку ад цвёрдай металічнай паверхні.

3. Дыяпазон цвёрдасці па Шору A60~D80
Цвёрдасць — гэта паказчык здольнасці матэрыялу супраціўляцца дэфармацыям, сколам і драпінам.
Цвёрдасць ТПУ можна рэгуляваць, змяняючы суадносіны мяккіх і цвёрдых сегментаў ланцуга. Такім чынам, ТПУ мае адносна шырокі дыяпазон цвёрдасці. Яго цвёрдасць вагаецца ад Шора A60 да D80, ахопліваючы цвёрдасць гумы і пластыка, і мае шырокі дыяпазон цвёрдасці ва ўсім дыяпазоне цвёрдасці. Высокая эластычнасць.
Са змяненнем цвёрдасці змяняюцца і некаторыя ўласцівасці ТПУ. Напрыклад, калі павялічваецца цвёрдасць ТПУ, змяняюцца такія характарыстыкі, як павелічэнне модуля пругкасці на расцяжэнне і трываласці на разрыў, павелічэнне калянасці і напружання сціску (грузатрываласці), зніжэнне падаўжэння, павелічэнне шчыльнасці і дынамічнага цеплавыдзялення, а таксама павышэнне ўстойлівасці да навакольнага асяроддзя.

Вобласць прымянення ТПУ

ТПУ быў упершыню паспяхова камерцыялізаваны амерыканскай хімічнай кампаніяй Goodrich (цяпер Lubrizol) у 1958 годзе, і з тых часоў даследаванні і пашырэнне яго выкарыстання па ўсім свеце. У цяперашні час вытворцамі сыравіны для ТПУ з'яўляюцца ў асноўным BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical і гэтак далей.
ТПУ, як эластамер з выдатнымі характарыстыкамі, мае шырокі асартымент прадукцыі і шырока выкарыстоўваецца ў таварах штодзённага попыту, спартыўных таварах, цацках, дэкаратыўных матэрыялах і іншых галінах. Вось некалькі прыкладаў.
1. Матэрыял абутку
ТПУ выкарыстоўваецца ў абутку галоўным чынам дзякуючы сваёй выдатнай эластычнасці і зносаўстойлівасці. Абутак з ТПУ значна больш камфортны ў параўнанні са звычайным абуткам, таму ён шырока выкарыстоўваецца ў высакаякасным абутку, асабліва ў некаторых відах спартыўнага і паўсядзённага абутку.


2. Шланг
Паколькі шланг з ТПУ мае мяккасць, добрую трываласць на разрыў, ударную вязкасць і ўстойлівасць да высокіх і нізкіх тэмператур, шланг з ТПУ шырока выкарыстоўваецца ў Кітаі для транспарціроўкі газу і нафты ў самалётах, танках, аўтамабілях, матацыклах, станках і іншым механічным абсталяванні.



3. Кабель
ТПУ забяспечвае ўстойлівасць да разрываў, зносаўстойлівасць і характарыстыкі выгібу, а ўстойлівасць да высокіх і нізкіх тэмператур з'яўляецца ключом да прадукцыйнасці кабеля. Таму на кітайскім рынку ТПУ выкарыстоўваецца для абароны пакрыццяў кабеляў высокага класа, такіх як кантрольныя кабелі і сілавыя кабелі, і яго прымяненне становіцца ўсё больш шырокім.



4. медыцынскае абсталяванне
ТПУ — гэта бяспечная, стабільная і якасная альтэрнатыва ПВХ. Ён не ўтрымлівае шкодных хімічных рэчываў, такіх як фталаты, і можа трапляць у кроў ці іншыя вадкасці ў медыцынскіх катетарах або медыцынскіх пакетах, выклікаючы пабочныя эфекты. ТПУ экструзійнага і інжэкцыйнага класа можна лёгка выкарыстоўваць з невялікай карэкціроўкай у існуючым абсталяванні з ПВХ.