Qu'est-ce que l'élastomère de polyuréthane thermoplastique?

Qu'est-ce que l'élastomère de polyuréthane thermoplastique?

L'élastomère en polyuréthane est une variété de matériaux synthétiques en polyuréthane (d'autres variétés se réfèrent à la mousse de polyuréthane, à l'adhésif en polyuréthane, au revêtement en polyuréthane et à la fibre de polyuréthane), et un élastomère de polyuréthane thermoplastique est l'un des trois types d'élastomère en polyuréthane, les personnes sont couramment en tant que PolyuRet (les deux autres types de polyuréthane sont en tant que PolyuRethane est en tant que PolyuRethan Les élastomères, abrégés en CPU, et les élastomères mixtes en polyuréthane, abrégé en MPU).

Le TPU est une sorte d'élastomère de polyuréthane qui peut être plastifié par le chauffage et dissous par solvant. Par rapport au CPU et au MPU, TPU a peu ou pas de réticulation chimique dans sa structure chimique. Sa chaîne moléculaire est essentiellement linéaire, mais il y a une certaine réticulation physique. Il s'agit de l'élastomère de polyuréthane thermoplastique qui est très caractéristique dans la structure.

Structure et classification de TPU

L'élastomère de polyuréthane thermoplastique est un polymère linéaire de bloc (AB). A représente un polyol polyol (ester ou polyéther, poids moléculaire de 1000 ~ 6000) avec un poids moléculaire élevé, appelé longue chaîne; B représente un diol contenant 2 à 12 atomes de carbone à chaîne droite, appelée chaîne courte.

Dans la structure de l'élastomère de polyuréthane thermoplastique, le segment A est appelé segment doux, qui a les caractéristiques de la flexibilité et de la douceur, ce qui fait que TPU a une extensibilité; La chaîne d'uréthane générée par la réaction entre le segment B et l'isocyanate est appelée segment dur, qui a des propriétés rigides et dures. En ajustant le rapport des segments A et B, des produits TPU avec différentes propriétés physiques et mécaniques sont fabriqués.

Selon la structure du segment souple, il peut être divisé en type polyester, type polyéther et type butadiène, qui contiennent respectivement le groupe d'ester, le groupe éther ou le groupe butene. Selon la structure du segment dur, il peut être divisé en type d'uréthane et type d'urée d'uréthane, qui sont respectivement obtenus à partir d'élargisseurs de chaîne de glycol éthylène ou d'étendants de chaîne de diamine. La classification commune est divisée en type polyester et type de polyéther.

Quelles sont les matières premières de la synthèse de TPU?

(1) Polymer Diol

Le diol macromoléculaire avec un poids moléculaire allant de 500 à 4000 et des groupes bifonctionnels, avec une teneur de 50% à 80% dans l'élastomère TPU, joue un rôle décisif dans les propriétés physiques et chimiques du TPU.

Le diol polymère adapté à l'élastomère TPU peut être divisé en polyester et en polyéther: le polyester comprend le polytétraméthylène adipique glycol (PBA) ε PCL, PHC; Les polyéthers comprennent le polyoxypropylène éther glycol (PPG), le polyéther glycol de tétrahydrofurane (PTMG), etc.

(2) diisocyanate

Le poids moléculaire est faible, mais la fonction est exceptionnelle, ce qui joue non seulement le rôle de la connexion du segment doux et du segment dur, mais confère également le TPU à diverses bonnes propriétés physiques et mécaniques. The diisocyanates applicable to the TPU are: Methylene diphenyl diisocyanate (MDI), methylene bis (-4-cyclohexyl isocyanate) (HMDI), p-phenyldiisocyanate (PPDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), p-phenyldimethyl diisocyanate (Pxdi), etc.

(3) Extenseur de la chaîne

L'extenseur de la chaîne avec un poids moléculaire de 100 ~ 350, appartenant à un petit diol moléculaire, un petit poids moléculaire, une structure de chaîne ouverte et aucun groupe de substituant est propice à l'obtention d'une dureté élevée et d'un poids scalaire élevé de TPU. Les étendues de chaîne adaptées au TPU comprennent le 1,4-butanediol (BDO), le 1,4-bis (2-hydroxyéthoxy) benzène (HQEE), le 1,4-cyclohexanediméthanol (CHDM), le p-phényldiméthylglycol (PXG), etc.

Application de modification de TPU en tant qu'agent de durcissement

Afin de réduire les coûts des produits et d'obtenir des performances supplémentaires, les élastomères thermoplastiques en polyuréthane peuvent être utilisés comme agents de durcissement couramment utilisés pour durcir divers matériaux en caoutchouc thermoplastique et modifié.

En raison de sa polarité élevée, le polyuréthane peut être compatible avec les résines polaires ou les caoutchoucs, tels que le polyéthylène chloré (CPE), qui peut être utilisé pour fabriquer des produits médicaux; Le mélange avec l'ABS peut remplacer les thermoplastiques d'ingénierie pour une utilisation; Lorsqu'il est utilisé en combinaison avec le polycarbonate (PC), il possède des propriétés telles que la résistance à l'huile, la résistance au carburant et la résistance à l'impact, et peut être utilisée pour fabriquer des corps de voiture; Lorsqu'il est combiné avec le polyester, sa ténacité peut être améliorée; De plus, il peut être bien compatible avec le PVC, le polyoxyméthylène ou le PVDC; Le polyester polyuréthane peut être bien compatible avec 15% de caoutchouc de nitrile ou 40% de mélange en caoutchouc / PVC de nitrile; Le polyéther polyuréthane peut également être bien compatible avec 40% d'adhésif en caoutchouc / chlorure de polyvinyle de nitrile; Il peut également être compatible avec les copolymères acrylonitrile styrène (SAN); Il peut former des structures de réseau interpénétrantes (IPN) avec des polyiloxanes réactifs. La grande majorité des adhésifs mélangés mentionnés ci-dessus ont déjà été officiellement produits.

Ces dernières années, il y a eu des recherches croissantes sur le durcissement du POM par TPU en Chine. Le mélange de TPU et de POM améliore non seulement la résistance à haute température et les propriétés mécaniques du TPU, mais durcit également considérablement le POM. Certains chercheurs ont montré que dans les tests de fracture de traction, par rapport à la matrice POM, l'alliage POM avec TPU est passé d'une fracture fragile à la fracture ductile. L'ajout de TPU confond également POM avec des performances de mémoire de forme. La région cristalline de POM sert de phase fixe de l'alliage de mémoire de forme, tandis que la région amorphe du TPU et du POM amorphes sert de phase réversible. Lorsque la température de réponse de récupération est de 165 ℃ et que le temps de récupération est de 120 secondes, le taux de récupération de l'alliage atteint plus de 95% et l'effet de récupération est le meilleur.

Le TPU est difficile à compatible avec des matériaux en polymère non polaire tels que le polyéthylène, le polypropylène, le caoutchouc éthylène propylène, le caoutchouc butadiène, le caoutchouc isoprène ou la poudre de caoutchouc déchet, et ne peuvent pas être utilisés pour produire des composites avec de bonnes performances. Par conséquent, les méthodes de traitement de surface telles que le plasma, la couronne, la chimie humide, l'amorce, la flamme ou le gaz réactif sont souvent utilisées pour ce dernier. Par exemple, l'American Air Products and Chemicals Company a effectué un traitement de surface de gaz actif F2 / O2 sur une poudre fine en polyéthylène de poids moléculaire ultra-élevé avec un poids moléculaire de 3 à 5 millions, et l'a ajouté à l'élastomère de polyuréthane à un rapport de 10%, ce qui peut améliorer considérablement son module de flexion, sa résistance à la tension et l'usure. Et le traitement de surface du gaz actif F2 / O2 peut également être appliqué aux fibres courtes allongées directionnelles avec une longueur de 6-35 mm, ce qui peut améliorer la rigidité et la ténacité à déchirure du matériau composite.

Quels sont les domaines d'application de TPU?

En 1958, Goodrich Chemical Company (maintenant renommé Lubrizol) a enregistré la marque TPU Estane pour la première fois. Au cours des 40 dernières années, il y a eu plus de 20 noms de marque dans le monde, et chaque marque a plusieurs séries de produits. À l'heure actuelle, les principaux fabricants de matières premières TPU au monde sont: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etc.

En tant qu'excellent élastomère, TPU possède une large gamme de produits en aval, qui sont largement utilisés dans les nécessités quotidiennes, les produits de sport, les jouets, les matériaux décoratifs et d'autres domaines. Voici quelques exemples.

① Matériaux de chaussures

Le TPU est principalement utilisé pour les matériaux de chaussures en raison de son excellente élasticité et résistance à l'usure. Les produits de chaussures contenant du TPU sont beaucoup plus confortables à porter que les produits de chaussures ordinaires, ils sont donc plus largement utilisés dans les produits de chaussures haut de gamme, en particulier certaines chaussures de sport et chaussures décontractées.

② tuyaux

En raison de sa douceur, de sa bonne résistance à la traction, de sa résistance à l'impact et de sa résistance à des températures élevées et basses, les tuyaux 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.

Cable

Le TPU fournit une résistance à la déchirure, une résistance à l'usure et des caractéristiques de flexion, la résistance à haute et basse température étant la clé des performances du câble. Ainsi, sur le marché chinois, les câbles avancés tels que les câbles de contrôle et les câbles d'alimentation utilisent les TPU pour protéger les matériaux de revêtement des conceptions de câbles complexes, et leurs applications deviennent de plus en plus répandues.

④ Dispositifs médicaux

Le TPU est un matériau de substitution en PVC sûr, stable et de haute qualité, qui ne contiendra pas de phtalate et d'autres substances chimiques nocives, et migrera vers le sang ou d'autres liquides du cathéter médical ou du sac médical pour provoquer des effets secondaires. De plus, le TPU de grade d'extrusion et d'injection spécialement développé peut être facilement utilisé avec un peu de débogage dans l'équipement en PVC existant.

⑤ Véhicules et autres moyens de transport

En extrudant et en revêtement les deux côtés du tissu en nylon avec un élastomère thermoplastique en polyuréthane, des radeaux d'attaque de combat gonflables et des radeaux de reconnaissance transportant 3 à 15 personnes peuvent être fabriqués, avec de bien meilleures performances que les radeaux gonflables en caoutchouc vulcanisés; Un élastomère thermoplastique en polyuréthane renforcé de fibres de verre peut être utilisé pour fabriquer des composants du corps tels que des pièces moulées des deux côtés de la voiture elle-même, des peaux de porte, des pare-chocs, des bandes anti-frottements et des grilles.