Hogyan szintetizálják a TPU -t?
A hőre lágyuló poliuretán (TPU) egy olyan poliuretán elasztomerek osztálya, amelyet az izocianátok és a hidroxil-tartalmú vegyületek közötti lépésnövekedési polimerizációs reakcióval szintetizálnak. Az alapvető kémiai reakció ábrázolható:
Rn=c=o + r'-oh ⇌ r-nh-co-vagy ''
Ebben a reakcióban az izocianátcsoport reagál egy hidroxilcsoporttal, hogy uretán összekapcsolódást képezzen.
Általában a TPU -t három fő komponens felhasználásával állítják elő:
Hosszú láncú poliolok, amelyek átlagos molekulatömege 600 és 4000 között van (amelyek a lágy szegmenseket képezik);
Lánchosszabbítók, amelyek alacsony molekulatömegű diolok (MW ~ 61–400); és
Diizocianátok, amelyek kemény szegmens prekurzorként szolgálnak.
A tpu-rangoring végső tulajdonságai a puha és rugalmas és a merev és a magas modulus függől függnek, nagyrészt ezen nyersanyagok kiválasztásától és arányától.
Lágy szegmens anyagok
A lágy szegmens hozzájárul a rugalmassághoz, a rugalmassághoz, és szabályozza a TPU teljesítményét alacsony hőmérsékleten, valamint az oldószerekkel és az időjárással szembeni ellenállással. Ezek a szegmensek általában hidroxil-végű poliészterekből vagy polieterekből készülnek.
A poliésztereket gyakrabban használják, és olyan anyagokat tartalmaznak, mint a poliadipát, a polikaprolakton és az alifás polikarbonát -diolok.
A tipikus polieterek közé tartozik a polipropilén -glikol (PPG) és a politetrametilén -éter -glikol (PTMEG). Időnként a poliészter és a poliéter poliolok keverékét használják a teljesítmény optimalizálására a hidrolitikus ellenállás, a mechanikai szilárdság és a rugalmasság kombinálásával.
Kemény szegmens anyagok
A kemény szegmens diizocianátokból és rövid láncú diolokból áll. A TPU-termelésben a legszélesebb körben alkalmazott diizocianát a 4,4'-difenil-metán-diizocianát (MDI), amely nagy reakcióképességéről és merevségéről ismert. Más alkalmazott diizocianátok közé tartozik a hexametilén-diizocianát (HDI) és a 3,3'-dimetil-4,4'-bifenil-diizocianát (TODI), amelyet meghatározott teljesítmény- vagy feldolgozási igényekhez választottak ki.
A gyakori lánchosszabbítók alacsony molekulatömegű diolok, például etilénglikol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol és hidrokinon bisz (2-hidroxi-etil)-éter, amelyek elősegítik a kemény szegmenseket, és hozzájárulnak a mechanikus megerősítéshez.
Egyéb adalékanyagok
Az elsődleges komponensek mellett a TPU-k gyakran különféle adalékanyagokat tartalmaznak a feldolgozás és a hosszú távú stabilitás fokozása érdekében:
A penészkibocsátási szereket, a zsírsavak, szilikonok vagy fluoropolimerek általában kis mennyiségben (0,1%–0,2%) származtatják, hogy elősegítsék a demoldingot.
Stabilizátorok: Az aromás karbodiimideket különösen a poliészter-alapú TPU-kban használják a hidrolitikus lebomlás csökkentésére (tömeg szerint 1–2%). A gátolt fenolok és aminok akadályozzák a termikus oxidáció leküzdését.
Az UV -stabilizátorokat, például a benzotriazol vagy a benzofenonszármazékokat gyakran kombinálják a HALS -szel (akadályozott aminfényes stabilizátorokkal), hogy megakadályozzák a napfény sárgását és lebomlását.
Töltők: ásványi töltőanyagok, például kalcium -karbonát, talkum és szilícium -dioxid javítják a merevséget vagy csökkentik a költségeket. A megerősítő töltőanyagok közé tartozik a csillám, az üvegszálak és az organikus szálak.
A kenőanyagok, beleértve a grafitot, a molibdén -diszulfidot, a PTFE -porokat és a szilikonolajokat, javítják a kopásállóságot és a felületi jellemzőket.
A lágyítókat beépíthetik a rugalmasság és a feldolgozási viselkedés finomhangolására is.
Ez a rugalmas készítményrendszer a TPU egyik legnagyobb előnye. A kémia és a készítmény beállításával a gyártók olyan TPU-osztályokat hozhatnak létre, amelyek a lágy és rugalmas filmektől a merev szerkezeti részekig terjedő specifikus teljesítménykritériumokhoz igazodnak, miközben megőrzik a hőre lágyuló újrafeldolgozhatóságot.