Síntesis, procesamiento, rendimiento y aplicación de materiales de TPU

TPU (poliuretano termoplástico)Es un tipo de poliuretano que se puede plastificar mediante calor y se puede disolver con disolventes. En comparación con el poliuretano de tipo mezclado y el poliuretano de tipo colado, el poliuretano termoplástico tiene poca o ninguna reticulación química en su estructura química y sus moléculas son básicamente lineales, pero hay una cierta cantidad de intercambio físico.
El concepto de intercambio físico, propuesto por primera vez por Schollenberger CS en 1958, se refiere a la existencia de “puntos de conexión” reversibles entre cadenas moleculares lineales de poliuretano cuando se exponen al calor o a disolventes. En realidad, no se trata de un enlace cruzado químico, pero actúa como un enlace cruzado químico. Como resultado de este enlace cruzado físico, el poliuretano forma una estructura morfológica heterogénea y el enlace de hidrógeno del poliuretano refuerza su morfología y lo hace resistente a una mayor humedad.

¿Cuál es la clasificación del TPU?

Ahora que sabemos qué es un TPU, ¿cuáles son sus clasificaciones? Según diferentes estándares de clasificación, el TPU puede tener muchas clasificaciones diferentes.

Por ejemplo, según la estructura del segmento blando, se puede dividir en tipo poliéster, tipo poliéter y tipo butadieno, que contienen un grupo éster, un grupo éter o un grupo buteno respectivamente. Según la estructura del segmento duro, se puede dividir en tipo uretano y tipo uretano-urea, que se obtienen respectivamente a partir de extensores de cadena de diol o extensores de cadena de diamina. La división común se divide en tipo poliéster y tipo poliéter.
Según la presencia o ausencia de reticulación, se puede dividir en termoplástico puro y semitermoplástico. El primero es una estructura lineal pura sin enlaces reticulantes; el segundo contiene una pequeña cantidad de alofanato y otros enlaces reticulantes. Según el uso de los productos terminados, se puede dividir en piezas de forma especial (diversas piezas mecánicas), tubos (vainas, perfiles de varillas), películas (láminas, láminas), adhesivos, revestimientos y fibras.

¿Cómo se sintetiza el TPU?

Aunque existen muchas clasificaciones de TPU, todas pertenecen al poliuretano en términos de estructura molecular. Entonces, ¿cómo se formó? Según los diferentes procesos de síntesis, se divide principalmente en polimerización en masa y polimerización en solución.

En la polimerización en masa, se puede dividir en método de prepolimerización y método de un solo paso según si hay reacción previa: el método de prepolimerización consiste en hacer reaccionar el diisocianato con el diol macromolecular durante un cierto período de tiempo y luego agregar extensión de cadena para producir TPU; Los dioles moleculares, diisoésteres y extensores de cadena se mezclan y reaccionan simultáneamente para formar TPU.
La polimerización en solución consiste en disolver primero el diisocianato en un solvente, luego agregar un diol macromolecular para que reaccione durante un cierto período de tiempo y finalmente agregar un extensor de cadena para generar TPU.
El tipo de segmento blando, el peso molecular, el segmento duro o el contenido de segmento blando y el estado de agregación del TPU afectarán la densidad del TPU. La densidad está entre 1.10 y 1.25, lo que no es significativamente diferente de otros cauchos y plásticos. Con la misma dureza, la densidad del TPU de poliéter es menor que la del TPU de poliéster.

¿Cómo se procesa el TPU?

La resina de TPU debe procesarse para fabricar productos terminados, y el TPU se procesa principalmente mediante el método de fusión y el método de solución. Su estructura molecular es un bloque rígido que se obtiene al hacer reaccionar diisocianato de difenilmetano (MDI) o diisocianato de tolueno (TDI) con un extensor de cadena y diisocianato como diisocianato de difenilmetano (MDI) o diisocianato de tolueno (TDI). Las moléculas y los polioles macromoleculares reaccionan para formar segmentos flexibles de forma alternada.

El procesamiento de fusión es un proceso comúnmente utilizado en la industria del plástico: como mezcla, calandrado, extrusión, moldeo por soplado y moldeo (incluyendo inyección, compresión, transferencia y centrifugación, etc. El procesamiento de la solución es la disolución de pellets en solventes o polimerización directa en solventes. Después de hacer una solución, se realizan el recubrimiento, el hilado, etc.
El TPU se convierte en el producto final, que generalmente no requiere vulcanización ni reacción de reticulación, lo que puede acortar el ciclo de producción, y los materiales de desecho se pueden reciclar y reutilizar.

Rendimiento del TPU

Al igual que el poliuretano fundido (líquido) y el poliuretano mezclado (sólido), el TPU tiene un módulo alto, una alta resistencia, una alta elongación y una alta elasticidad, una excelente resistencia al desgaste, a los aceites, a las bajas temperaturas y al envejecimiento. Entre ellas, la alta resistencia a la tracción, la alta elongación y la baja deformación permanente por compresión son todas ventajas significativas del TPU.

1. Alta resistencia a la tracción y alta elongación.
El TPU tiene una excelente resistencia a la tracción y una excelente capacidad de elongación. A partir de los datos de la figura siguiente, podemos ver que la resistencia a la tracción y la capacidad de elongación del TPU de poliéter son mucho mejores que las del plástico y el caucho de cloruro de polivinilo.

Además, el TPU puede satisfacer los requisitos de la industria alimentaria sin agregar o agregando pocos aditivos en el proceso de procesamiento, lo que es difícil para otros materiales como el PVC y el caucho.

2. La resiliencia es muy sensible a la temperatura.
La resiliencia del TPU se refiere al grado de recuperación rápida a su forma original después de que se libera la tensión de deformación, que se expresa mediante la energía de recuperación, es decir, la relación entre el trabajo de retracción de la deformación y el trabajo necesario para la deformación. Es una función del módulo dinámico y la fricción interna del elastómero y es muy sensible a la temperatura.

La recuperación elástica disminuye con la disminución de la temperatura, hasta que, a una determinada temperatura, la elasticidad vuelve a aumentar rápidamente. Esta temperatura es la temperatura de cristalización del segmento blando, que depende de la estructura del diol macromolecular, y el TPU de poliéter es inferior al del TPU de poliéster. A temperaturas inferiores a la temperatura de cristalización, el elastómero se vuelve muy duro y pierde su elasticidad, por lo que el rebote es similar al rebote en una superficie metálica dura.

3. El rango de dureza es Shore A60~D80
La dureza es un indicador de la capacidad de un material para resistir deformaciones, mellas y arañazos.
La dureza del TPU se puede ajustar ajustando la proporción de segmentos de cadena blandos y duros. Por lo tanto, el TPU tiene un rango de dureza relativamente amplio. Su dureza varía de Shore A60 a D80, abarcando la dureza del caucho y el plástico, y tiene un amplio rango de dureza en todo el rango de dureza. Alta elasticidad.
Con el cambio de dureza, algunas propiedades del TPU cambiarán. Por ejemplo, si se aumenta la dureza del TPU, habrá cambios en el rendimiento, como un mayor módulo de tracción y resistencia al desgarro, mayor rigidez y tensión de compresión (capacidad de carga), menor elongación, mayor densidad y generación de calor dinámico y mayor resistencia ambiental.

Campo de aplicación del TPU

El TPU fue comercializado por primera vez con éxito por la empresa estadounidense Goodrich Chemical Company (ahora Lubrizol) en 1958, y desde entonces se ha investigado y expandido por todo el mundo. En la actualidad, los fabricantes de materias primas de TPU incluyen principalmente BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical, etc.
El TPU es un elastómero con un rendimiento excelente que se utiliza en una amplia gama de productos derivados y se utiliza ampliamente en artículos de uso diario, artículos deportivos, juguetes, materiales decorativos y otros campos. A continuación se muestran algunos ejemplos.
1. Material del calzado
El TPU se utiliza en materiales para calzado principalmente por su excelente elasticidad y resistencia al desgaste. Los productos para calzado que contienen TPU son mucho más cómodos de usar que los productos de calzado comunes, por lo que se utilizan ampliamente en productos de calzado de alta gama, especialmente algunos zapatos deportivos y zapatos casuales.


2. manguera
Debido a que la manguera de TPU tiene suavidad, buena resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia a altas y bajas temperaturas, la manguera de TPU se usa ampliamente en China para el transporte de gas y petróleo de aeronaves, tanques, automóviles, motocicletas, máquinas herramientas y otros equipos mecánicos.



3. Cable
El TPU ofrece resistencia al desgarro, al desgaste y a la flexión, y la resistencia a altas y bajas temperaturas es la clave para el rendimiento del cable. Por lo tanto, en el mercado chino, el TPU para cables de alta gama, como cables de control y cables de alimentación, se utiliza para proteger los materiales de revestimiento de cables con diseños complejos, y sus usos son cada vez más amplios.



4. Equipo medico
El TPU es una alternativa segura, estable y de alta calidad al PVC. No contiene sustancias químicas nocivas como ftalatos y no migra a la sangre ni a otros líquidos de los catéteres o bolsas médicas y provoca efectos secundarios. El TPU de grado de extrusión y de grado de inyección se puede utilizar fácilmente con un pequeño ajuste en los equipos de PVC existentes.