Ի՞նչ է ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերը:

Ի՞նչ է ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերը:

Պոլիուրեթանային էլաստոմերը պոլիուրեթանային սինթետիկ նյութերի բազմազանություն է (այլ սորտերը վերաբերում են պոլիուրեթանային փրփուրին, պոլիուրեթանային սոսինձին, պոլիուրեթանային ծածկույթին և պոլիուրեթանային մանրաթելին), իսկ ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերը պոլիուրեթանային էլաստոմերի երեք տեսակներից մեկն է, մարդիկ սովորաբար այն անվանում են TPU Ձուլվում են պոլիուրեթանային էլաստոմերների ևս երկու հիմնական տեսակներ պոլիուրեթանային էլաստոմերներ՝ կրճատ՝ որպես պրոցեսոր, և խառը պոլիուրեթանային էլաստոմերներ՝ կրճատ՝ MPU):

TPU-ն մի տեսակ պոլիուրեթանային էլաստոմեր է, որը կարող է պլաստիկացվել տաքացման միջոցով և լուծվել լուծիչով: Համեմատած CPU-ի և MPU-ի հետ՝ TPU-ն իր քիմիական կառուցվածքում քիչ է կամ չունի քիմիական խաչաձև կապ: Նրա մոլեկուլային շղթան հիմնականում գծային է, բայց կա որոշակի քանակությամբ ֆիզիկական խաչաձև կապ: Սա ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմեր է, որն իր կառուցվածքով շատ բնորոշ է:

TPU-ի կառուցվածքը և դասակարգումը

Թերմոպլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերը (AB) բլոկային գծային պոլիմեր է: A-ն ներկայացնում է պոլիմերային պոլիոլ (էսթեր կամ պոլիեթեր, 1000~6000 մոլեկուլային զանգված) բարձր մոլեկուլային քաշով, որը կոչվում է երկար շղթա; B-ն ներկայացնում է 2-12 ուղիղ շղթայով ածխածնի ատոմ պարունակող դիոլ, որը կոչվում է կարճ շղթա:

Թերմոպլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերի կառուցվածքում A հատվածը կոչվում է փափուկ հատված, որն ունի ճկունության և փափկության առանձնահատկություններ, ինչը TPU-ին դարձնում է ընդարձակելի. B հատվածի և իզոցիանատի միջև ռեակցիայի արդյունքում առաջացած ուրեթանային շղթան կոչվում է կոշտ հատված, որն ունի և՛ կոշտ, և՛ կոշտ հատկություններ: A և B հատվածների հարաբերակցությունը կարգավորելով՝ արտադրվում են տարբեր ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններով TPU արտադրանքներ։

Ըստ փափուկ հատվածի կառուցվածքի՝ այն կարելի է բաժանել պոլիեսթեր տեսակի, պոլիէթեր տեսակի և բութադիենի տիպի, որոնք համապատասխանաբար պարունակում են էսթերային խումբ, եթերային խումբ կամ բութեն խումբ։ Ըստ կոշտ սեգմենտի կառուցվածքի՝ այն կարելի է բաժանել ուրեթանային տիպի և ուրեթանային միզանյութի տիպի, որոնք համապատասխանաբար ստացվում են էթիլենգլիկոլ շղթայի երկարացնողներից կամ դիամինային շղթայի երկարացնողներից։ Ընդհանուր դասակարգումը բաժանված է պոլիեսթեր տեսակի և պոլիէթեր տեսակի:

Որոնք են հումքները TPU սինթեզի համար:

(1) պոլիմերային դիոլ

Մակրոմոլեկուլային դիոլը՝ 500-ից 4000 մոլեկուլային զանգվածով և երկֆունկցիոնալ խմբերով, TPU էլաստոմերում 50%-ից 80% պարունակությամբ, որոշիչ դեր է խաղում TPU-ի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների մեջ։

Պոլիմեր Դիոլը, որը հարմար է TPU էլաստոմերի համար, կարելի է բաժանել պոլիեսթերի և պոլիեթերի. պոլիեսթերը ներառում է պոլիտետրամեթիլեն Ադիպաթթու գլիկոլ (PBA) ε PCL, PHC; Պոլիեթերները ներառում են պոլիօքսիպրոպիլեն էթեր գլիկոլ (PPG), տետրահիդրոֆուրան պոլիէթեր գլիկոլ (PTMG) և այլն:

(2) Դիզոցիանատ

Մոլեկուլային քաշը փոքր է, բայց ֆունկցիան ակնառու է, որը ոչ միայն խաղում է փափուկ հատվածը և կոշտ հատվածը միացնելու դերը, այլև TPU-ին օժտում է տարբեր լավ ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններով: TPU-ի համար կիրառելի դիիզոցիանատներն են՝ մեթիլենդիֆենիլդիիզոցիանատ (MDI), մեթիլեն բիս (-4-ցիկլոհեքսիլ իզոցիանատ) (HMDI), p-ֆենիլդիիզոցիանատ (PPDI), 1,5-նաֆտալեն դիիզոցիանատ (NDI), p-ֆենիլդիմեթիլիս։ PXDI) և այլն:

(3) Շղթայի երկարացնող

100~350 մոլեկուլային քաշով շղթայի երկարացնողը, որը պատկանում է փոքր մոլեկուլային Դիոլին, փոքր մոլեկուլային քաշով, բաց շղթայի կառուցվածքով և առանց փոխարինող խմբի, նպաստում է TPU-ի բարձր կարծրություն և բարձր սկալյար քաշ ստանալու համար: TPU-ի համար հարմար շղթայի երկարացնողները ներառում են 1,4-բութանեդիոլ (BDO), 1,4-բիս (2-հիդրօքսիեթոքսի) բենզոլ (HQEE), 1,4-ցիկլոհեքսանեդիմեթանոլ (CHDM), p-ֆենիլդիմեթիլգլիկոլ (PXG) և այլն:

TPU-ի՝ որպես խստացնող միջոցի փոփոխման կիրառում

Արտադրանքի ծախսերը նվազեցնելու և լրացուցիչ արդյունավետություն ստանալու համար պոլիուրեթանային ջերմապլաստիկ էլաստոմերները կարող են օգտագործվել որպես սովորաբար օգտագործվող կարծրացնող նյութեր՝ տարբեր ջերմապլաստիկ և փոփոխված ռետինե նյութերը խստացնելու համար:

Իր բարձր բևեռականության պատճառով պոլիուրեթանը կարող է համատեղելի լինել բևեռային խեժերի կամ ռետինների հետ, ինչպիսիք են քլորացված պոլիէթիլենը (CPE), որը կարող է օգտագործվել բժշկական արտադրանք պատրաստելու համար. ABS-ի հետ խառնուրդը կարող է փոխարինել ինժեներական ջերմապլաստիկներին օգտագործման համար. Երբ օգտագործվում է պոլիկարբոնատի (PC) հետ համատեղ, այն ունի այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են նավթի դիմադրությունը, վառելիքի դիմադրությունը և ազդեցության դիմադրությունը, և կարող է օգտագործվել ավտոմեքենաների թափք պատրաստելու համար. Երբ համակցվում է պոլիեսթերի հետ, դրա ամրությունը կարող է բարելավվել; Բացի այդ, այն կարող է լավ համատեղելի լինել PVC, Polyoxymethylene կամ PVDC-ի հետ; Պոլիեսթեր պոլիուրեթանը կարող է լավ համատեղելի լինել 15% նիտրիլ կաուչուկի կամ 40% նիտրիլային կաուչուկի/PVC խառնուրդի հետ; Պոլիեթերային պոլիուրեթանը կարող է նաև լավ համատեղելի լինել 40% նիտրիլ ռետինե/պոլիվինիլքլորիդ խառնուրդի սոսինձի հետ; Այն կարող է նաև համատեղելի լինել ակրիլոնիտրիլ ստիրոլի (SAN) համապոլիմերների հետ. Այն կարող է ձևավորել փոխներթափանցող ցանցի (IPN) կառուցվածքներ ռեակտիվ պոլիսիլոքսաններով։ Վերոհիշյալ խառը սոսինձների ճնշող մեծամասնությունն արդեն պաշտոնապես արտադրվել է։

Վերջին տարիներին Չինաստանում TPU-ի կողմից POM-ի խստացման վերաբերյալ աճող հետազոտություն է եղել: TPU-ի և POM-ի խառնուրդը ոչ միայն բարելավում է TPU-ի բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունը և մեխանիկական հատկությունները, այլև զգալիորեն ամրացնում է POM-ը: Որոշ հետազոտողներ ցույց են տվել, որ առաձգական կոտրվածքի փորձարկումներում, համեմատած POM մատրիցի հետ, POM համաձուլվածքը TPU-ով փխրուն կոտրվածքից անցել է ճկուն կոտրվածքի: TPU-ի ավելացումը նաև POM-ին օժտում է ձևային հիշողության կատարողականությամբ: POM-ի բյուրեղային շրջանը ծառայում է որպես ձևի հիշողության խառնուրդի ֆիքսված փուլ, մինչդեռ ամորֆ TPU-ի և POM-ի ամորֆ շրջանը ծառայում է որպես շրջելի փուլ: Երբ վերականգնման արձագանքման ջերմաստիճանը 165 ℃ է, իսկ վերականգնման ժամանակը 120 վայրկյան է, խառնուրդի վերականգնման արագությունը հասնում է ավելի քան 95%, իսկ վերականգնման էֆեկտը լավագույնն է:

TPU-ն դժվար է համատեղելի լինել ոչ բևեռային պոլիմերային նյութերի հետ, ինչպիսիք են պոլիէթիլենը, պոլիպրոպիլենը, էթիլեն պրոպիլենային կաուչուկը, բութադիենային կաուչուկը, իզոպրենային կաուչուկը կամ ռետինե փոշին, և չի կարող օգտագործվել լավ կատարողականությամբ կոմպոզիտներ արտադրելու համար: Հետևաբար, վերջիններիս համար հաճախ օգտագործվում են մակերեսային մշակման մեթոդներ, ինչպիսիք են պլազման, պսակը, խոնավ քիմիան, այբբենարանը, բոցը կամ ռեակտիվ գազը: Օրինակ, American Air Products and Chemicals Company-ն իրականացրել է F2/O2 ակտիվ գազի մակերեսի մշակում 3-5 միլիոն մոլեկուլային քաշով գերբարձր մոլեկուլային պոլիէթիլենային նուրբ փոշու վրա և այն ավելացրել է պոլիուրեթանային էլաստոմերին 10 հարաբերակցությամբ։ %, ինչը կարող է զգալիորեն բարելավել իր ճկման մոդուլը, առաձգական ուժը և մաշվածության դիմադրությունը: Իսկ F2/O2 ակտիվ գազի մակերեսի մշակումը կարող է կիրառվել նաև ուղղորդված երկարաձգված կարճ մանրաթելերի վրա՝ 6-35 մմ երկարությամբ, ինչը կարող է բարելավել կոմպոզիտային նյութի կոշտությունն ու պատռվող ամրությունը:

Որո՞նք են TPU-ի կիրառման ոլորտները:

1958 թվականին Goodrich Chemical Company-ն (այժմ վերանվանվել է Lubrizol) առաջին անգամ գրանցեց TPU ապրանքանիշը Estane: Վերջին 40 տարիների ընթացքում ամբողջ աշխարհում եղել են ավելի քան 20 ապրանքանիշեր, և յուրաքանչյուր ապրանքանիշ ունի մի քանի շարք ապրանքներ: Ներկայումս աշխարհում TPU հումքի հիմնական արտադրողներն են՝ BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding և այլն։

Որպես հիանալի էլաստոմեր, TPU-ն ունի ներքևի հոսքի արտադրանքի լայն տեսականի, որոնք լայնորեն օգտագործվում են ամենօրյա կարիքների, սպորտային ապրանքների, խաղալիքների, դեկորատիվ նյութերի և այլ ոլորտներում: Ստորև բերված են մի քանի օրինակներ:

① Կոշիկի նյութեր

TPU-ն հիմնականում օգտագործվում է կոշիկի նյութերի համար՝ շնորհիվ իր գերազանց առաձգականության և մաշվածության դիմադրության: TPU պարունակող կոշկեղենի արտադրանքը շատ ավելի հարմար է կրելու համար, քան սովորական կոշկեղենի արտադրանքը, ուստի դրանք ավելի լայնորեն օգտագործվում են բարձրակարգ կոշիկի արտադրանքներում, հատկապես որոշ սպորտային կոշիկների և ամենօրյա կոշիկների մեջ:

② ճկուն խողովակներ

Շնորհիվ իր փափկության, լավ առաձգական ուժի, հարվածային ուժի և բարձր և ցածր ջերմաստիճանների դիմադրության, TPU գուլպաները լայնորեն օգտագործվում են Չինաստանում որպես գազի և նավթի գուլպաներ մեխանիկական սարքավորումների համար, ինչպիսիք են ինքնաթիռները, տանկերը, ավտոմեքենաները, մոտոցիկլետները և հաստոցները:

③ Մալուխ

TPU-ն ապահովում է պատռման դիմադրություն, մաշվածության դիմադրություն և ճկման բնութագրեր, ընդ որում բարձր և ցածր ջերմաստիճանի դիմադրությունը մալուխի աշխատանքի բանալին է: Այսպիսով, չինական շուկայում առաջադեմ մալուխները, ինչպիսիք են կառավարման մալուխները և հոսանքի մալուխները, օգտագործում են TPU-ներ՝ պաշտպանելու բարդ մալուխային դիզայնի ծածկույթի նյութերը, և դրանց կիրառությունները գնալով ավելի են տարածվում:

④ Բժշկական սարքեր

TPU-ն անվտանգ, կայուն և բարձրորակ PVC փոխարինող նյութ է, որը չի պարունակի ֆտալատ և այլ քիմիական վնասակար նյութեր և ներգաղթում է դեպի արյուն կամ այլ հեղուկներ բժշկական կաթետերի կամ բժշկական պարկի մեջ՝ առաջացնելով կողմնակի բարդություններ: Ավելին, հատուկ մշակված էքստրուզիայի և ներարկման աստիճանի TPU-ն կարելի է հեշտությամբ օգտագործել՝ գոյություն ունեցող ՊՎՔ սարքավորումներում մի փոքր վրիպազերծմամբ:

⑤ Տրանսպորտային միջոցներ և այլ տրանսպորտային միջոցներ

Նեյլոնե գործվածքի երկու կողմերը պոլիուրեթանային ջերմապլաստիկ էլաստոմերով արտամղելով և պատելով՝ կարող են պատրաստվել փչովի մարտական ​​հարձակման լաստանավներ և 3-15 հոգի տեղափոխող հետախուզական լաստանավներ՝ շատ ավելի լավ գործունակությամբ, քան վուլկանացված ռետինե փչովի լաստանավները։ Ապակե մանրաթելով ամրացված պոլիուրեթանային ջերմապլաստիկ էլաստոմերը կարող է օգտագործվել մարմնի բաղադրամասեր պատրաստելու համար, ինչպիսիք են մեքենայի երկու կողմերում կաղապարված մասերը, դռների երեսպատումը, բամպերը, հակաշփման շերտերը և վանդակաճաղերը: