En 1958, Goodrich Chemical Company (aujourd'hui Lubrizol) a enregistré pour la première fois la marque TPU Estane. Au cours des 40 dernières années, plus de 20 marques ont vu le jour dans le monde, chacune proposant plusieurs gammes de produits. Aujourd'hui, les principaux fabricants de matières premières pour TPU sont BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua et Xuchuan Chemical.
1. Catégorie de TPU
Selon la structure du segment souple, il peut être divisé en type polyester, type polyéther et type butadiène, qui contiennent respectivement un groupe ester, un groupe éther ou un groupe butène.
Selon la structure du segment dur, on distingue les uréthanes et les uréthanes-urées, obtenus respectivement à partir d'allongeurs de chaîne éthylène glycol ou diamine. La classification courante est la suivante : polyester et polyéther.
Selon la présence ou l'absence de réticulation, il peut être divisé en thermoplastique pur et semi-thermoplastique.
Le premier a une structure purement linéaire et aucune liaison réticulée ; le second contient une petite quantité de liaisons réticulées telles que l'ester d'acide allophanique.
Selon l'utilisation des produits finis, ils peuvent être divisés en pièces profilées (divers éléments de machine), tubes (gaines, profilés en barres), films (feuilles, plaques minces), adhésifs, revêtements, fibres, etc.
2、 Synthèse du TPU
Le TPU appartient à la même structure moléculaire que le polyuréthane. Comment s'est-il agrégé ?
Selon différents procédés de synthèse, il est principalement divisé en polymérisation en masse et polymérisation en solution.
Dans la polymérisation en masse, elle peut également être divisée en méthode de pré-polymérisation et méthode en une étape en fonction de la présence ou de l'absence de pré-réaction :
La méthode de prépolymérisation consiste à faire réagir du diisocyanate avec des diols macromoléculaires pendant une certaine période de temps avant d'ajouter une extension de chaîne pour produire du TPU ;
La méthode en une étape consiste à mélanger et à faire réagir simultanément des diols macromoléculaires, des diisocyanates et des allongeurs de chaîne pour former du TPU.
La polymérisation en solution consiste d'abord à dissoudre du diisocyanate dans un solvant, puis à ajouter des diols macromoléculaires pour réagir pendant une certaine période de temps, et enfin à ajouter des prolongateurs de chaîne pour générer du TPU.
Le type de segment souple TPU, le poids moléculaire, la teneur en segments durs ou mous et l'état d'agrégation du TPU peuvent affecter la densité du TPU, avec une densité d'environ 1,10-1,25, et il n'y a pas de différence significative par rapport aux autres caoutchoucs et plastiques.
À dureté égale, la densité du TPU de type polyéther est inférieure à celle du TPU de type polyester.
3、 Traitement du TPU
Les particules de TPU nécessitent divers processus pour former le produit final, utilisant principalement des méthodes de fusion et de solution pour le traitement du TPU.
Le traitement de fusion est un procédé couramment utilisé dans l'industrie du plastique, comme le mélange, le laminage, l'extrusion, le moulage par soufflage et le moulage ;
Le traitement de solution est le processus de préparation d'une solution en dissolvant des particules dans un solvant ou en les polymérisant directement dans un solvant, puis en les enduisant, en les filant, etc.
Le produit final fabriqué à partir de TPU ne nécessite généralement pas de réaction de réticulation par vulcanisation, ce qui peut raccourcir le cycle de production et recycler les déchets.
4、 Performances du TPU
Le TPU a un module élevé, une résistance élevée, un allongement et une élasticité élevés, une excellente résistance à l'usure, une résistance à l'huile, une résistance aux basses températures et une résistance au vieillissement.
Une résistance à la traction élevée, un allongement élevé et un faible taux de déformation permanente par compression à long terme sont tous des avantages significatifs du TPU.
XiaoU développera principalement les propriétés mécaniques du TPU à partir d'aspects tels que la résistance à la traction et l'allongement, la résilience, la dureté, etc.
Haute résistance à la traction et allongement élevé
Le TPU présente une excellente résistance à la traction et à l'allongement. Les données de la figure ci-dessous montrent que la résistance à la traction et l'allongement du TPU polyéther sont bien supérieurs à ceux du polychlorure de vinyle et du caoutchouc.
De plus, le TPU peut répondre aux exigences de l'industrie alimentaire avec peu ou pas d'additifs ajoutés pendant le traitement, ce qui est également difficile à réaliser pour d'autres matériaux tels que le PVC et le caoutchouc.
La résilience est très sensible à la température
La résilience du TPU désigne sa rapidité de retour à son état initial après relâchement de la contrainte de déformation, exprimée en énergie de récupération, qui est le rapport entre le travail de rétraction et le travail nécessaire à sa déformation. Elle dépend du module dynamique et du frottement interne d'un corps élastique et est très sensible à la température.
Le rebond diminue avec la baisse de température jusqu'à une certaine température, puis l'élasticité augmente rapidement. Cette température correspond à la température de cristallisation du segment mou, déterminée par la structure du diol macromoléculaire. Le TPU de type polyéther a une température inférieure à celle du TPU de type polyester. À des températures inférieures à la température de cristallisation, l'élastomère devient très dur et perd son élasticité. La résilience est donc similaire au rebond à la surface d'un métal dur.
La plage de dureté est Shore A60-D80
La dureté est un indicateur de la capacité d'un matériau à résister à la déformation, aux rayures et aux rayures.
La dureté du TPU est généralement mesurée à l'aide de testeurs de dureté Shore A et Shore D, Shore A étant utilisé pour les TPU plus souples et Shore D pour les TPU plus durs.
La dureté du TPU peut être ajustée en ajustant la proportion de segments de chaîne souples et durs. Par conséquent, le TPU présente une plage de dureté relativement large, allant de Shore A60 à D80, couvrant la dureté du caoutchouc et du plastique, et présente une élasticité élevée sur toute cette plage.
À mesure que la dureté varie, certaines propriétés du TPU peuvent évoluer. Par exemple, une augmentation de la dureté du TPU entraîne des modifications de ses performances, telles qu'une augmentation du module de traction et de la résistance à la déchirure, une augmentation de la rigidité et de la contrainte de compression (capacité de charge), une diminution de l'allongement, une augmentation de la densité et de la production de chaleur dynamique, ainsi qu'une meilleure résistance aux intempéries.
5、 Application du TPU
En tant qu'excellent élastomère, le TPU dispose d'une large gamme de directions de produits en aval et est largement utilisé dans les produits de première nécessité, les articles de sport, les jouets, les matériaux décoratifs et d'autres domaines.
Matériaux des chaussures
Le TPU est principalement utilisé dans les chaussures en raison de son excellente élasticité et de sa résistance à l'usure. Les chaussures contenant du TPU sont beaucoup plus confortables à porter que les chaussures classiques ; elles sont donc plus largement utilisées dans les chaussures haut de gamme, notamment les chaussures de sport et les chaussures décontractées.
tuyau
En raison de sa douceur, de sa bonne résistance à la traction, de sa résistance aux chocs et de sa résistance aux températures élevées et basses, les tuyaux en TPU sont largement utilisés en Chine comme tuyaux de gaz et d'huile pour les équipements mécaniques tels que les avions, les réservoirs, les automobiles, les motos et les machines-outils.
câble
Le TPU offre une résistance à la déchirure, à l'usure et à la flexion, la résistance aux hautes et basses températures étant essentielle à la performance des câbles. Ainsi, sur le marché chinois, les câbles de pointe, tels que les câbles de commande et d'alimentation, utilisent le TPU pour protéger les matériaux de revêtement de leurs conceptions complexes, et leurs applications se généralisent.
Dispositifs médicaux
Le TPU est un matériau de substitution au PVC sûr, stable et de haute qualité. Il ne contient ni phtalates ni autres substances chimiques nocives, et risque de migrer vers le sang ou d'autres liquides contenus dans le cathéter ou la poche médicale, provoquant ainsi des effets secondaires. Il s'agit également d'un TPU spécialement développé pour l'extrusion et l'injection.
film
Le film TPU est un film mince fabriqué à partir de granulés de TPU par des procédés spéciaux tels que le laminage, le moulage, le soufflage et le revêtement. Grâce à sa grande solidité, sa résistance à l'usure, son élasticité et sa résistance aux intempéries, le film TPU est largement utilisé dans l'industrie, les matériaux pour chaussures, l'habillement, l'automobile, la chimie, l'électronique, le médical, etc.
Date de publication : 05/02/2020