توضیح جامع مواد TPU

در سال 1958، شرکت گودریچ شیمی (که اکنون به Lubrizol تغییر نام داده است) برای اولین بار برند TPU Estane را به ثبت رساند. در طول 40 سال گذشته، بیش از 20 نام تجاری در سراسر جهان وجود داشته است و هر برند دارای چندین سری محصول است. در حال حاضر، تولیدکنندگان مواد خام TPU عمدتا شامل BASF، Covestro، Lubrizol، Huntsman Corporation، Wanhua Chemical Group، Shanghai Heng'an، Ruihua، Xuchuan Chemical و غیره هستند.

1، دسته TPU

با توجه به ساختار بخش نرم، می توان آن را به نوع پلی استر، نوع پلی اتر و نوع بوتادین تقسیم کرد که به ترتیب حاوی گروه استر، گروه اتر یا گروه بوتن هستند.

با توجه به ساختار قطعه سخت، می توان آن را به نوع اورتان و نوع اوره یورتان تقسیم کرد که به ترتیب از گسترش دهنده های زنجیره ای اتیلن گلیکول یا گسترش دهنده های زنجیره دی آمین به دست می آیند. طبقه بندی رایج به نوع پلی استر و نوع پلی اتر تقسیم می شود.

با توجه به وجود یا عدم وجود اتصال عرضی، می توان آن را به ترموپلاستیک خالص و نیمه ترموپلاستیک تقسیم کرد.

اولی دارای ساختار خطی خالص و بدون پیوندهای متقابل است. دومی حاوی مقدار کمی از پیوندهای متقاطع مانند استر اسید آلوفانیک است.

با توجه به استفاده از محصولات نهایی، می توان آنها را به قطعات پروفیل (المان ماشینی مختلف)، لوله (غلاف، پروفیل میله)، فیلم (ورق، صفحات نازک)، چسب، پوشش، الیاف و غیره تقسیم کرد.

2، سنتز TPU

TPU از نظر ساختار مولکولی به پلی اورتان تعلق دارد. بنابراین، چگونه آن را جمع کرد؟

با توجه به فرآیندهای مختلف سنتز، عمدتا به پلیمریزاسیون حجیم و پلیمریزاسیون محلول تقسیم می شود.

در پلیمریزاسیون حجیم نیز می توان آن را به روش پیش پلیمریزاسیون و روش تک مرحله ای بر اساس وجود یا عدم وجود پیش واکنش تقسیم کرد:

روش پیش پلیمریزاسیون شامل واکنش دی ایزوسیانات با دیول های ماکرومولکولی برای مدت زمان معینی قبل از افزودن پسوند زنجیره برای تولید TPU است.

روش یک مرحله ای شامل مخلوط کردن و واکنش همزمان دیول های ماکرومولکولی، دی ایزوسیانات ها و گسترش دهنده های زنجیره ای برای تشکیل TPU است.

پلیمریزاسیون محلول شامل ابتدا حل کردن دی ایزوسیانات در یک حلال، سپس افزودن دیول های ماکرومولکولی برای واکنش برای مدت زمان معین و در نهایت افزودن گسترش دهنده های زنجیره ای برای تولید TPU است.

نوع قطعه نرم TPU، وزن مولکولی، محتوای قطعه سخت یا نرم و حالت تجمع TPU با چگالی تقریباً 1.10-1.25 می تواند بر چگالی TPU تأثیر بگذارد و تفاوت قابل توجهی در مقایسه با سایر لاستیک ها و پلاستیک ها وجود ندارد.

در همان سختی، چگالی TPU پلی اتر از نوع پلی استر TPU کمتر است.

3، پردازش TPU

ذرات TPU برای تشکیل محصول نهایی به فرآیندهای مختلفی نیاز دارند که عمدتاً از روش های ذوب و محلول برای پردازش TPU استفاده می کنند.

فرآوری ذوب فرآیندی است که معمولاً در صنعت پلاستیک استفاده می شود، مانند اختلاط، نورد، اکستروژن، قالب گیری دمشی و قالب گیری.

فراوری محلول فرآیند تهیه محلول با حل کردن ذرات در حلال یا پلیمریزاسیون مستقیم آنها در حلال و سپس پوشش دهی، ریسندگی و غیره است.

محصول نهایی ساخته شده از TPU معمولاً نیازی به واکنش اتصال عرضی ولکانیزاسیون ندارد، که می تواند چرخه تولید را کوتاه کند و مواد زائد را بازیافت کند.

4، عملکرد TPU

TPU دارای مدول بالا، استحکام بالا، ازدیاد طول و کشش بالا، مقاومت در برابر سایش عالی، مقاومت در برابر روغن، مقاومت در برابر دمای پایین و مقاومت در برابر پیری است.

استحکام کششی بالا، ازدیاد طول زیاد، و نرخ تغییر شکل دائمی فشار طولانی مدت کم، همگی از مزایای قابل توجه TPU هستند.

XiaoU عمدتاً در مورد خواص مکانیکی TPU از جنبه هایی مانند استحکام کششی و کشیدگی، انعطاف پذیری، سختی و غیره توضیح می دهد.

استحکام کششی بالا و ازدیاد طول بالا

TPU دارای استحکام کششی و کشیدگی عالی است. از داده های شکل زیر، می بینیم که استحکام کششی و کشیدگی TPU نوع پلی اتر بسیار بهتر از پلاستیک و لاستیک پلی وینیل کلراید است.

علاوه بر این، TPU می‌تواند نیازهای صنایع غذایی را با مواد افزودنی کم یا بدون افزودن در طول پردازش برآورده کند، که دستیابی به آن برای سایر مواد مانند PVC و لاستیک نیز دشوار است.

انعطاف پذیری به دما بسیار حساس است

انعطاف پذیری TPU به درجه ای اشاره دارد که پس از کاهش تنش تغییر شکل، به سرعت به حالت اولیه خود باز می گردد، که به عنوان انرژی بازیابی بیان می شود، که نسبت کار پس کشیدن تغییر شکل به کار مورد نیاز برای ایجاد تغییر شکل است. تابعی از مدول دینامیکی و اصطکاک داخلی یک جسم الاستیک است و به دما بسیار حساس است.

بازگشت مجدد با کاهش دما تا دمای معین کاهش می یابد و خاصیت ارتجاعی دوباره به سرعت افزایش می یابد. این دما دمای تبلور بخش نرم است که توسط ساختار دیول ماکرومولکولی تعیین می شود. TPU نوع پلی‌استر از TPU پلی‌استر پایین‌تر است. در دماهای کمتر از دمای تبلور، الاستومر بسیار سخت می شود و خاصیت ارتجاعی خود را از دست می دهد. بنابراین، ارتجاعی شبیه به بازگشت از سطح یک فلز سخت است.

محدوده سختی Shore A60-D80 است

سختی نشانگر توانایی یک ماده در مقاومت در برابر تغییر شکل، امتیازدهی و خراش است.

سختی TPU معمولاً با استفاده از سختی سنج های Shore A و Shore D اندازه گیری می شود که Shore A برای TPU های نرم تر و Shore D برای TPU های سخت تر استفاده می شود.

سختی TPU را می توان با تنظیم نسبت بخش های زنجیره نرم و سخت تنظیم کرد. بنابراین، TPU دارای محدوده سختی نسبتاً وسیعی است که از Shore A60-D80 متغیر است، سختی لاستیک و پلاستیک را در بر می گیرد و دارای کشش بالایی در کل محدوده سختی است.

با تغییر سختی، برخی از خواص TPU ممکن است تغییر کند. به عنوان مثال، افزایش سختی TPU منجر به تغییرات عملکردی مانند افزایش مدول کششی و استحکام پارگی، افزایش صلبیت و تنش فشاری (ظرفیت بار)، کاهش ازدیاد طول، افزایش چگالی و تولید گرمای دینامیکی و افزایش مقاومت محیطی خواهد شد.

5- استفاده از TPU

به عنوان یک الاستومر عالی، TPU دارای طیف گسترده ای از جهت های محصول پایین دستی است و به طور گسترده در نیازهای روزانه، کالاهای ورزشی، اسباب بازی ها، مواد تزئینی و زمینه های دیگر استفاده می شود.

مواد کفش

TPU به دلیل خاصیت ارتجاعی عالی و مقاومت در برابر سایش عمدتاً برای مواد کفش استفاده می شود. پوشیدن کفش‌های حاوی TPU بسیار راحت‌تر از کفش‌های معمولی است، بنابراین در محصولات کفش‌های گران‌قیمت، به‌ویژه برخی از کفش‌های ورزشی و کفش‌های غیررسمی، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شلنگ

شیلنگ های TPU به دلیل نرمی، استحکام کششی خوب، استحکام ضربه ای و مقاومت در برابر دماهای بالا و پایین، به طور گسترده در چین به عنوان شیلنگ گاز و روغن برای تجهیزات مکانیکی مانند هواپیما، مخازن، اتومبیل، موتور سیکلت و ماشین ابزار استفاده می شود.

کابل

TPU مقاومت در برابر پارگی، مقاومت در برابر سایش، و ویژگی های خمشی را ارائه می دهد و مقاومت در برابر دمای بالا و پایین کلید عملکرد کابل است. بنابراین در بازار چین، کابل‌های پیشرفته مانند کابل‌های کنترل و کابل‌های برق از TPU برای محافظت از مواد پوششی طرح‌های پیچیده کابل استفاده می‌کنند و کاربردهای آن‌ها به طور فزاینده‌ای گسترش می‌یابد.

دستگاه های پزشکی

TPU یک ماده جایگزین پی وی سی ایمن، پایدار و با کیفیت است که حاوی فتالات و سایر مواد مضر شیمیایی نخواهد بود و برای ایجاد عوارض جانبی به خون یا مایعات دیگر در کاتتر پزشکی یا کیسه پزشکی مهاجرت می کند. همچنین یک TPU درجه اکستروژن و درجه تزریق ویژه توسعه یافته است.

فیلم

فیلم TPU یک فیلم نازک است که از مواد دانه‌ای TPU از طریق فرآیندهای خاصی مانند نورد، ریخته‌گری، دمیدن و پوشش‌دهی ساخته می‌شود. به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش، کشش خوب و مقاومت در برابر آب و هوا، فیلم های TPU به طور گسترده در صنایع، مواد کفش، اتصالات لباس، خودرو، شیمیایی، الکترونیک، پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شود.