در سال ۱۹۵۸، شرکت شیمیایی گودریچ (که اکنون به لوبریزول تغییر نام داده است) برای اولین بار نام تجاری TPU با نام Estane را ثبت کرد. در طول ۴۰ سال گذشته، بیش از ۲۰ نام تجاری در سراسر جهان وجود داشته است و هر برند دارای چندین سری محصول است. در حال حاضر، تولیدکنندگان مواد اولیه TPU عمدتاً شامل BASF، Covestro، Lubrizol، Huntsman Corporation، Wanhua Chemical Group، Shanghai Heng'an، Ruihua، Xuchuan Chemical و غیره هستند.
۱، دسته بندی TPU
با توجه به ساختار قطعه نرم، می‌توان آن را به نوع پلی‌استر، نوع پلی‌اتر و نوع بوتادین تقسیم کرد که به ترتیب حاوی گروه استر، گروه اتر یا گروه بوتن هستند.
با توجه به ساختار قطعه سخت، می‌توان آن را به نوع اورتان و نوع اورتان اوره تقسیم کرد که به ترتیب از تقویت‌کننده‌های زنجیره اتیلن گلیکول یا تقویت‌کننده‌های زنجیره دی‌آمین به دست می‌آیند. طبقه‌بندی رایج به نوع پلی‌استر و نوع پلی‌اتر تقسیم می‌شود.
با توجه به وجود یا عدم وجود پیوند عرضی، می‌توان آن را به ترموپلاستیک خالص و نیمه ترموپلاستیک تقسیم کرد.
اولی ساختار خطی خالص و بدون پیوندهای عرضی دارد؛ دومی حاوی مقدار کمی پیوندهای عرضی مانند استر اسید آلوفانیک است.
با توجه به کاربرد محصولات نهایی، می‌توان آنها را به قطعات پروفیل‌دار (انواع المان‌های ماشین)، لوله‌ها (غلاف‌ها، پروفیل‌های میله‌ای)، فیلم‌ها (ورق‌ها، صفحات نازک)، چسب‌ها، پوشش‌ها، الیاف و غیره تقسیم کرد.
۲. سنتز TPU
TPU از نظر ساختار مولکولی به پلی اورتان تعلق دارد. بنابراین، چگونه متراکم شده است؟
با توجه به فرآیندهای سنتز مختلف، عمدتاً به پلیمریزاسیون توده‌ای و پلیمریزاسیون محلولی تقسیم می‌شود.
در پلیمریزاسیون توده‌ای، می‌توان آن را بر اساس وجود یا عدم وجود پیش‌واکنش به روش پیش‌پلیمریزاسیون و روش تک مرحله‌ای نیز تقسیم کرد:
روش پیش پلیمریزاسیون شامل واکنش دی ایزوسیانات با دیول‌های ماکرومولکولی برای مدت زمان مشخصی قبل از افزودن زنجیره اضافی برای تولید TPU است.
روش تک مرحله‌ای شامل مخلوط کردن و واکنش همزمان دیول‌ها، دی ایزوسیانات‌ها و افزایش‌دهنده‌های زنجیره‌ای ماکرومولکولی برای تشکیل TPU است.
پلیمریزاسیون محلولی شامل حل کردن دی ایزوسیانات در یک حلال، سپس اضافه کردن دیول‌های ماکرومولکولی برای واکنش در مدت زمان مشخص و در نهایت اضافه کردن زنجیره‌سازها برای تولید TPU است.
نوع بخش نرم TPU، وزن مولکولی، محتوای بخش سخت یا نرم و حالت تجمع TPU می‌تواند بر چگالی TPU تأثیر بگذارد، با چگالی تقریباً 1.10-1.25، و در مقایسه با سایر لاستیک‌ها و پلاستیک‌ها تفاوت قابل توجهی وجود ندارد.
در سختی یکسان، چگالی TPU نوع پلی‌اتر کمتر از TPU نوع پلی‌استر است.
۳، پردازش TPU
ذرات TPU برای تشکیل محصول نهایی به فرآیندهای مختلفی نیاز دارند که عمدتاً از روش‌های ذوب و محلول برای پردازش TPU استفاده می‌شود.
فرآیند ذوب، فرآیندی رایج در صنعت پلاستیک است، مانند مخلوط کردن، نورد، اکستروژن، قالب‌گیری بادی و قالب‌گیری؛
فرآوری محلول، فرآیند تهیه محلول با حل کردن ذرات در یک حلال یا پلیمریزه کردن مستقیم آنها در یک حلال و سپس پوشش دادن، ریسیدن و غیره است.
محصول نهایی ساخته شده از TPU عموماً نیازی به واکنش اتصال عرضی ولکانیزاسیون ندارد، که می‌تواند چرخه تولید را کوتاه کرده و مواد زائد را بازیافت کند.
۴، عملکرد TPU
TPU دارای مدول بالا، استحکام بالا، ازدیاد طول و الاستیسیته بالا، مقاومت عالی در برابر سایش، 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 کم در اثر فشار در دراز مدت، همگی از مزایای قابل توجه TPU هستند.
شیائو یو عمدتاً به بررسی خواص مکانیکی TPU از جنبه‌هایی مانند استحکام کششی و ازدیاد طول، انعطاف‌پذیری، سختی و غیره خواهد پرداخت.
استحکام کششی بالا و ازدیاد طول زیاد
TPU استحکام کششی و ازدیاد طول بسیار خوبی دارد. از داده‌های شکل زیر، می‌توانیم ببینیم که استحکام کششی و ازدیاد طول TPU نوع پلی‌اتر بسیار بهتر از پلاستیک و لاستیک پلی‌وینیل کلراید است.
علاوه بر این، TPU می‌تواند نیازهای صنایع غذایی را با حداقل یا بدون افزودنی در طول فرآوری برآورده کند، که دستیابی به آن برای سایر مواد مانند PVC و لاستیک نیز دشوار است.
مقاومت به دما بسیار حساس است
خاصیت ارتجاعی TPU به میزان بازیابی سریع آن به حالت اولیه پس از رفع تنش تغییر شکل اشاره دارد که به صورت انرژی بازیابی بیان می‌شود و نسبت کار انقباض تغییر شکل به کار مورد نیاز برای ایجاد تغییر شکل است. این انرژی تابعی از مدول دینامیکی و اصطکاک داخلی یک جسم الاستیک است و به دما بسیار حساس است.
با کاهش دما تا دمای خاصی، میزان برگشت‌پذیری کاهش می‌یابد و الاستیسیته دوباره به سرعت افزایش می‌یابد. این دما، دمای تبلور بخش نرم است که توسط ساختار دی‌ال ماکرومولکولی تعیین می‌شود. TPU نوع پلی‌اتر، دمای پایین‌تری نسبت به TPU نوع پلی‌استر دارد. در دماهای پایین‌تر از دمای تبلور، الاستومر بسیار سخت می‌شود و خاصیت ارتجاعی خود را از دست می‌دهد. بنابراین، خاصیت ارتجاعی آن مشابه برگشت‌پذیری از سطح یک فلز سخت است.
محدوده سختی Shore A60-D80 است
سختی شاخصی از توانایی یک ماده در مقاومت در برابر تغییر شکل، خراشیدگی و ساییدگی است.
سختی TPU معمولاً با استفاده از دستگاه‌های سختی‌سنجی Shore A و Shore D اندازه‌گیری می‌شود، که Shore A برای TPUهای نرم‌تر و Shore D برای TPUهای سخت‌تر استفاده می‌شود.
سختی TPU را می‌توان با تنظیم نسبت بخش‌های زنجیره نرم و سخت تنظیم کرد. بنابراین، TPU محدوده سختی نسبتاً وسیعی دارد، از Shore A60 تا D80، که سختی لاستیک و پلاستیک را در بر می‌گیرد، و در کل محدوده سختی، خاصیت ارتجاعی بالایی دارد.
با تغییر سختی، برخی از خواص TPU ممکن است تغییر کنند. به عنوان مثال، افزایش سختی TPU منجر به تغییرات عملکردی مانند افزایش مدول کششی و مقاومت پارگی، افزایش سفتی و تنش فشاری (ظرفیت بار)، کاهش ازدیاد طول، افزایش چگالی و تولید گرمای دینامیکی و افزایش مقاومت محیطی خواهد شد.
۵، کاربرد TPU
به عنوان یک الاستومر عالی، TPU طیف گسترده‌ای از کاربردهای پایین‌دستی دارد و به طور گسترده در مایحتاج روزانه، کالاهای ورزشی، اسباب‌بازی‌ها، مواد تزئینی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مواد کفش
TPU به دلیل خاصیت ارتجاعی و مقاومت عالی در برابر سایش، عمدتاً برای مواد کفش استفاده می‌شود. محصولات کفش حاوی TPU بسیار راحت‌تر از محصولات کفش معمولی پوشیده می‌شوند، بنابراین در محصولات کفش سطح بالا، به ویژه برخی از کفش‌های ورزشی و کفش‌های راحتی، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
شلنگ
به دلیل نرمی، استحکام کششی خوب، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر دماهای بالا و پایین، شیلنگ‌های TPU به طور گسترده در چین به عنوان شیلنگ‌های گاز و روغن برای تجهیزات مکانیکی مانند هواپیما، تانک، خودرو، موتورسیکلت و ماشین ابزار استفاده می‌شوند.
کابل
TPU مقاومت در برابر پارگی، مقاومت در برابر سایش و ویژگی‌های خمشی را فراهم می‌کند 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 در حال گسترش است.
دستگاه‌های پزشکی
TPU یک ماده جایگزین PVC ایمن، پایدار و با کیفیت بالا است که حاوی فتالات و سایر مواد مضر شیمیایی نیست و به خون یا سایر مایعات موجود در سوند پزشکی یا کیسه پزشکی مهاجرت می‌کند و عوارض جانبی ایجاد می‌کند. همچنین یک TPU با درجه اکستروژن و درجه تزریق است که به طور ویژه توسعه یافته است.
فیلم
فیلم TPU یک فیلم نازک است که از مواد گرانولی TPU از طریق فرآیندهای ویژه‌ای مانند نورد، ریخته‌گری، دمیدن و پوشش‌دهی ساخته می‌شود. به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش، خاصیت ارتجاعی خوب و مقاومت در برابر آب و هوا، فیلم‌های TPU به طور گسترده در صنایع، مواد کفش، دوخت لباس، خودرو، شیمیایی، الکترونیکی، پزشکی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
زمان ارسال: ۵ فوریه ۲۰۲۰