Introduzione all'TPU

L'elastomero poliuretanico termoplastico abbreviato in TPU, noto anche come termoplastico PU, è un copolimero a blocchi lineare composto da un segmento morbido di poliolo oligomero e un segmento rigido di estensione della catena di diisocianato.

La molecola di TPU contiene gruppi -NH-COO-, molte delle sue caratteristiche dipendono dal tipo di dioli a catena lunga, la sua durezza con segmenti duri per fare il rapporto per regolare il suo invecchiamento alla luce può essere aggiunta per migliorare lo stabilizzatore della luce, ma dipende anche dal fatto che l'isocianato sia aromatico o alifatico.

Differenza tra alifatico e aromatico

Gli isocianati aromatici vengono utilizzati laddove non si preoccupano dello scolorimento ossidativo causato dalla luce UV. I rivestimenti in poliuretano preparati da poliisocianati aromatici sono suscettibili all'ossidazione e, pertanto, hanno maggiori probabilità di degradarsi sotto la luce solare diretta.

Al contrario, gli isocianati alifatici vengono utilizzati principalmente per realizzare rivestimenti stabilizzati alla luce. Questi prodotti vengono utilizzati laddove è assolutamente necessaria la stabilizzazione alla luce ultravioletta o alla luce solare, come nei rivestimenti trasparenti per autoveicoli e in molte formulazioni a base acqua.

Isocianati alifatici

I poliisocianati alifatici forniscono rivestimenti poliuretanici con eccellente resistenza chimica e buona resistenza all'invecchiamento. A causa dell'assenza di gruppi fenilici, l'uso di isocianati alifatici garantisce un'adesione duratura in condizioni difficili.

Isocianati aromatici

Rispetto ai derivati ​​alifatici, i derivati ​​di questi due gruppi di prodotti rendono i rivestimenti meno resistenti all'invecchiamento (ingiallimento) e meno resistenti agli agenti chimici (soprattutto minore resistenza agli alcali). I poliisocianati aromatici vengono quindi utilizzati principalmente nelle applicazioni per interni (rivestimenti per pavimenti, rivestimenti di serbatoi, ecc.) o per primer. Anche i primer vengono utilizzati sempre meno nel settore automobilistico perché l'ingiallimento del primer influisce sul colore della finitura e provoca il distacco degli strati intermedi.

In generale, i poliisocianati aromatici non vengono utilizzati principalmente nei rivestimenti. Ad esempio, l'80% dei prodotti TDI viene utilizzato per produrre schiuma morbida, mentre il 65% dei prodotti MDI viene utilizzato per produrre schiuma dura.

Differenzetra TPU di tipo polietere e TPU di tipo poliestere

La sezione morbida del TPU può utilizzare una varietà di polialcoli, che possono essere ampiamente classificati in sistemi polietere e poliestere.

Tipo polietere (etere): elevata resistenza, resistenza all'idrolisi ed elevata resilienza, buone prestazioni alle basse temperature.

Tipo poliestere (estere): migliori proprietà di trazione, proprietà di flessione, resistenza all'usura e resistenza ai solventi e resistenza alle temperature più elevate.

Le differenze nella morbidezza delle proprietà del materiale sono le seguenti.

Resistenza alla trazione -- Poliestere Polietere
Resistenza allo strappo - Poliestere Polietere
Resistenza all'abrasione -- Poliestere Polietere
Resistenza chimica -- Poliestere Polietere
Evaporazione dell'umidità -- Poliestere
Impatto a bassa temperatura -- Poliestere

Trasparenza -- Poliestere Polietere
Resistenza ai batteri -- Poliestere

Sei differenze

1. Produzione delle materie prime e differenze formulative

(1) Le materie prime per la produzione di TPU di tipo polietere sono principalmente 4-4'-difenilmetano diisocianato (MDI), politetraidrofurano (PTMEG), 1,4-butandiolo (BDO), di cui la quantità di MDI è di circa 40 %, PTMEG rappresenta circa il 40%, BDO circa il 20%.

(2) Le materie prime per la produzione di TPU di tipo poliestere sono principalmente 4-4'-difenilmetano diisocianato (MDI), 1,4-butandiolo (BDO), acido adipico (AA), di cui la quantità di MDI è circa il 40% , AA rappresenta circa il 35%, BDO circa il 25%.

2. Distribuzione e influenza della massa molecolare

La distribuzione relativa della massa molecolare del polietere segue l'equazione casuale di Poisson e la distribuzione relativa della massa molecolare è più ristretta; mentre la distribuzione relativa della massa molecolare del poliestere diolo obbedisce alla distribuzione casuale di Flory e la distribuzione relativa della massa molecolare è più ampia.

Il peso molecolare del segmento morbido ha un effetto sulle proprietà meccaniche del poliuretano. In generale, assumendo che il peso molecolare del poliuretano sia lo stesso, la resistenza del poliuretano aumenta all'aumentare del peso molecolare del poliestere diolo se il suo segmento morbido è poliestere; la resistenza del poliuretano diminuisce con l'aumento del peso molecolare del polietere diolo se il suo segmento morbido è polietere, sebbene la velocità di allungamento aumenti. Questo perché il segmento morbido di tipo poliestere è di per sé più polare, il peso molecolare è elevato, la struttura ha un'elevata regolarità, per migliorare la resistenza del favorevole, mentre il segmento morbido di polietere è meno polare, se il peso molecolare aumenta , il contenuto relativo del segmento duro di poliuretano diminuisce, la forza del declino.

3. Confronto delle proprietà meccaniche

Polietere, poliestere e altri polioli oligomerici costituiscono i segmenti morbidi. I segmenti morbidi rappresentano la maggior parte del poliuretano e le proprietà dei poliuretani preparati da diversi polioli oligomerici e diisocianati variano. Poliestere polare come segmento morbido dell'elastomero poliuretanico e della schiuma ottenuta dalle proprietà meccaniche del migliore. Poiché il poliestere fatto di poliuretano contiene un gruppo estere polare, questo tipo di poliuretano interno non solo tra la sezione dura può formare legami idrogeno, e la sezione morbida del gruppo polare può anche far parte della sezione dura del gruppo polare per formare idrogeno legame, in modo che la fase dura possa essere distribuita più uniformemente nella fase morbida, per svolgere il ruolo di punto di reticolazione. A temperatura ambiente alcuni poliesteri possono formare segmenti morbidi che cristallizzano e influenzano le prestazioni del poliuretano. I poliuretani di tipo poliestere hanno maggiore resistenza, resistenza agli oli e stabilità termoossidativa rispetto al tipo polietere PPG, ma hanno una resistenza all'idrolisi inferiore rispetto al tipo polietere.

4. Confronto della stabilità idrolitica

La resistenza all'idrolisi del TPU di tipo poliestere-estere risulta migliorata dopo la protezione con carbodiimmide. Il TPU di tipo polietere estere e il TPU di tipo polietere hanno la migliore resistenza all'idrolisi ad alta temperatura.

I poliesteri sono suscettibili alla frattura da parte delle molecole d'acqua e l'acido generato dall'idrolisi catalizza l'ulteriore idrolisi del poliestere. Il tipo di poliestere ha una certa influenza sulle proprietà fisiche e sulla resistenza all'acqua degli elastomeri. Con l'aumento del numero di gruppi metilenici nella materia prima poliestere diolo, aumenta la resistenza all'acqua degli elastomeri poliuretanici prodotti a base di poliestere. Anche la resistenza all'acqua è migliore con un contenuto inferiore di gruppi esteri. Allo stesso modo, la resistenza all'acqua degli elastomeri poliuretanici prodotti da poliesteri sintetizzati con acidi dibasici a catena lunga è migliore di quella dei poliuretani a base di poliestere con acidi dibasici a catena corta.

5. Confronto della resistenza microbica

I TPU morbidi di tipo poliestere possono essere attaccati dai microrganismi in contatto prolungato con il terreno umido, mentre i TPU morbidi o rigidi di tipo polietere, così come i TPU di tipo polietere o TPU rigidi, solitamente non vengono attaccati dai microrganismi.

6. Confronto prezzi

Gli elastomeri poliuretanici polietere sono molto più costosi degli elastomeri poliuretanici poliestere, principalmente per i seguenti motivi:

(1) Gli elastomeri poliuretanici polietere hanno una buona resistenza all'idrolisi, resistenza alle basse temperature e resistenza alla flessione.

â¡ La composizione della sezione morbida in TPU di polioli di polietere e polioli di poliestere rispetto alla produzione di materie prime, il prezzo è più alto.

(iii) Il processo di produzione del polietere poliolo è molto più complicato di quello del poliestere poliolo.

(4) È difficile controllare le condizioni di processo nel processo di reazione dei polioli polieteri.

⤠Nella produzione di polioli polietere, i requisiti per le attrezzature di produzione sono più elevati e, allo stesso tempo, si dovrebbe prestare attenzione ad adottare alcune misure protettive nel processo di produzione.

Confronto differenziale dei processi

1. Asciugatura

Come sappiamo, il poliuretano è un polimero polare e assorbe lentamente l'umidità quando esposto all'aria. Con i pellet di TPU che assorbono l'umidità si fondono durante lo stampaggio, la vaporizzazione dell'acqua alla temperatura di lavorazione, rendendo la superficie del prodotto non liscia, le bolle interne, le proprietà fisiche sono ridotte, quindi per garantire le prestazioni del prodotto e prevenire bolle causate da la vaporizzazione dell'acqua durante la lavorazione della fusione, prima della lavorazione del TPU, generalmente richiede l'essiccazione dei pellet.

Abbiamo analizzato nel precedente confronto la stabilità idrolitica dell'estere e dell'etere del TPU, perché il poliestere è suscettibile alle molecole d'acqua e alla frattura, e l'idrolisi dell'acido generato può catalizzare l'ulteriore idrolisi del poliestere, solitamente, nelle stesse condizioni, poliestere Il contenuto di acqua del TPU rispetto al TPU polietere è molto più elevato, quindi nel processo di asciugatura prestare particolare attenzione al TPU poliestere, prestare attenzione alla sua asciugatura completa e controllare rigorosamente le condizioni di asciugatura. Le condizioni di essiccazione dovrebbero essere rigorosamente controllate,

2. Fase di pressurizzazione

Il polimero fuso nello stampaggio a iniezione, sia che si tratti di fase di prestampaggio o di iniezione, il fuso deve essere soggetto alla pressione statica interna e alla pressione dinamica esterna dell'azione congiunta. Mantenendo la fase di pressione, il polimero fuso sarà sottoposto ad alta pressione, a questa pressione, il volume libero tra i segmenti della catena molecolare verrà compresso, a causa della riduzione del volume libero tra la catena molecolare, la vicinanza di grandi segmenti della catena molecolare così che le forze intermolecolari per rafforzare le prestazioni dell'aumento di viscosità, inoltre, a causa dell'energia di coesione del legame etereo del TPU etereo è inferiore, le barriere rotazionali del legame sono piccole, il che si traduce nel miglioramento della catena molecolare dei segmenti di catena compatti di IL ruolo del più piccolo, quindi nella compressione, lo spostamento relativo della catena molecolare è maggiore, quindi le prestazioni di viscosità possono cambiare in un ampio intervallo. Inoltre, a causa della catena molecolare del TPU in polietere rispetto al TPU in poliestere è molto più liscia, quindi la sua deformazione permanente è più difficile da formare, quindi nel processo di lavorazione del TPU in polietere per mantenere la pressione, rispetto al TPU in poliestere, il TPU in polietere può controllare più a lungo tempo di attesa.

3. Tempo di elaborazione

Come in generale, il peso molecolare aumenta in modo che l'allungamento del segmento di catena molecolare, più lento è il centro di gravità della catena molecolare, più lento è lo spostamento relativo tra i segmenti di catena che compensa maggiori opportunità, aumenta la flessibilità molecolare della catena lunga , l'aumento dei punti di entanglement, la catena delle difficoltà di dissociazione e scivolamento, in modo che la resistenza del processo di flusso aumenti e la necessità di tempo ed energia aumenti, mostrando la viscosità della sensibilità al taglio. Solitamente il TPU in poliestere è maggiore della massa molecolare del TPU in polietere, quindi il tempo necessario per la lavorazione e lo stampaggio sarà più lungo.

4. Temperatura di lavorazione

Come risultato del TPU di poliestere, di norma, rispetto al TPU di polietere, la distribuzione della massa molecolare è più ampia, quindi la sua temperatura di lavorazione è più elevata. Poiché il legame azoto-ossigeno del polietere TPU è più facile da rompere, è necessaria una temperatura relativamente bassa per realizzarne la lavorazione.

5. Pressione

Poiché il TPU di poliestere ha una grande energia di coesione molecolare, anche il legame azoto-ossigeno nella sua struttura molecolare è difficile da rompere, quindi la sua lavorazione richiede temperatura e pressione elevate per rompere il legame molecolare.

6. Raffreddamento

Poiché il TPU in poliestere ha un grande attrito interno e una grande coesione molecolare, è difficile raffreddarlo anche se ritorna al suo stato normale, quindi necessita di un tempo di raffreddamento più lungo.

7. fluidità

A causa del polietere TPU, l'energia di coesione del legame etereo è inferiore, le barriere rotazionali del legame sono più piccole, con l'aumento della massa molecolare relativa del polietere, la catena è più flessibile, la sua catena molecolare ha un alto grado di flessibilità, quindi mostra una buona mobilità, mentre il TPU in poliestere è leggermente inferiore.

Xiamen LFT Composite Plastic Co., Ltd.

Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD è stata fondata nel 2009, è un fornitore globale di marca di materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe che integra ricerca e sviluppo di prodotti, ricerca e sviluppo, produzione e marketing di vendita. I nostri prodotti LFT hanno superato la certificazione del sistema ISO9001 e 16949 e hanno ottenuto numerosi marchi e brevetti nazionali, che coprono i settori automobilistico, parti militari e armi da fuoco, aerospaziale, nuova energia, attrezzature mediche, energia eolica, attrezzature sportive, ecc.