Ի՞նչ է ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերը:

Ի՞նչ է ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերը:

Պոլիուրեթանային էլաստոմերը պոլիուրեթանային սինթետիկ նյութերի բազմազանություն է (այլ տեսակներ են պոլիուրեթանային փրփուրը, պոլիուրեթանային սոսինձը, պոլիուրեթանային ծածկույթը և պոլիուրեթանային մանրաթելը), իսկ ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերը պոլիուրեթանային էլաստոմերի երեք տեսակներից մեկն է։ Մարդիկ այն սովորաբար անվանում են TPU (պոլիուրեթանային էլաստոմերների մյուս երկու հիմնական տեսակներն են՝ ձուլված պոլիուրեթանային էլաստոմերները, կրճատ՝ CPU, և խառը պոլիուրեթանային էլաստոմերները, կրճատ՝ MPU):

TPU-ն պոլիուրեթանային առաձգականության տեսակ է, որը կարող է պլաստիկացվել տաքացնելով և լուծվել լուծիչով: CPU-ի և MPU-ի համեմատ, TPU-ն իր քիմիական կառուցվածքում քիչ կամ ընդհանրապես քիմիական խաչաձև կապ չունի: Դրա մոլեկուլային շղթան հիմնականում գծային է, բայց կա որոշակի քանակությամբ ֆիզիկական խաչաձև կապ: Սա ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային առաձգականության տեսակ է, որը շատ բնորոշ կառուցվածք ունի:

TPU-ի կառուցվածքը և դասակարգումը

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

Ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային էլաստոմերի կառուցվածքում A հատվածը կոչվում է փափուկ հատված, որն ունի ճկունության և փափկության բնութագրեր, ինչը TPU-ին տալիս է ընդարձակելիություն։ B հատվածի և իզոցիանատի միջև ռեակցիայի արդյունքում առաջացած ուրեթանային շղթան կոչվում է կարծր հատված, որն ունի և՛ կոշտ, և՛ կարծր հատկություններ։ A և B հատվածների հարաբերակցությունը կարգավորելով՝ պատրաստվում են տարբեր ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններով TPU արտադրանքներ։

Ըստ փափուկ հատվածի կառուցվածքի՝ այն կարելի է բաժանել պոլիեսթերային, պոլիեթերային և բուտադիենային, որոնք համապատասխանաբար պարունակում են էսթերային խումբ, եթերային խումբ կամ բուտենային խումբ: Ըստ կարծր հատվածի կառուցվածքի՝ այն կարելի է բաժանել ուրեթանային և ուրեթան-միզանյութային տեսակների, որոնք համապատասխանաբար ստացվում են էթիլենգլիկոլի շղթայի երկարացնողներից կամ դիամինային շղթայի երկարացնողներից: Ընդհանուր դասակարգումը բաժանվում է պոլիեսթերային և պոլիեթերային տեսակների:

Որո՞նք են TPU սինթեզի հումքը։

(1) Պոլիմերային դիոլ

500-ից 4000 մոլեկուլային քաշով և երկֆունկցիոնալ խմբերով մակրոմոլեկուլային դիոլը, որը TPU էլաստոմերում պարունակում է 50%-ից 80%, որոշիչ դեր է խաղում TPU-ի ֆիզիկական և քիմիական հատկություններում։

TPU էլաստոմերի համար հարմար Դիոլ պոլիմերը կարելի է բաժանել պոլիեսթերի և պոլիեթերի. պոլիեսթերը ներառում է պոլիտետրամեթիլեն ադիպինաթթվի գլիկոլ (PBA) ε PCL, PHC; պոլիեթերները ներառում են պոլիօքսիպրոպիլեն եթեր գլիկոլ (PPG), տետրահիդրոֆուրան պոլիեթեր գլիկոլ (PTMG) և այլն:

(2) Դիիզոցիանատ

Մոլեկուլային քաշը փոքր է, բայց գործառույթը ակնառու է, որը ոչ միայն կատարում է փափուկ և կոշտ հատվածները միացնող դեր, այլև TPU-ին օժտում է տարբեր լավ ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններով: TPU-ին վերաբերող դիիզոցիանատներն են՝ մեթիլեն դիֆենիլ դիիզոցիանատ (MDI), մեթիլեն բիս(-4-ցիկլոհեքսիլ իզոցիանատ) (HMDI), p-ֆենիլդիիզոցիանատ (PPDI), 1,5-նաֆթալին դիիզոցիանատ (NDI), p-ֆենիլդիմեթիլ դիիզոցիանատ (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 կարծրության և բարձր սկալյար քաշի ստացմանը: TPU-ի համար հարմար շղթայի երկարացնողներից են 1,4-բութանդիոլը (BDO), 1,4-բիս (2-հիդրօքսիէթօքսի) բենզոլը (HQEE), 1,4-ցիկլոհեքսանդիմեթանոլը (CHDM), պ-ֆենիլդիմեթիլգլիկոլը (PXG) և այլն:

TPU-ի կիրառման փոփոխությունը որպես ամրացնող միջոց

Արտադրանքի արժեքը կրճատելու և լրացուցիչ արդյունավետություն ստանալու համար, պոլիուրեթանային ջերմապլաստիկ էլաստոմերները կարող են օգտագործվել որպես լայնորեն օգտագործվող ամրացնող նյութեր՝ տարբեր ջերմապլաստիկ և մոդիֆիկացված ռետինե նյութերի ամրացման համար:

Բարձր բևեռականության շնորհիվ 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 խառնվելը կարող է փոխարինել ինժեներական ջերմապլաստիկներին օգտագործման համար։ Երբ օգտագործվում է պոլիկարբոնատի (PC) հետ համատեղ, այն ունի այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են յուղի, վառելիքի և հարվածային դիմադրությունը, և կարող է օգտագործվել մեքենաների թափքեր պատրաստելու համար։ Երբ խառնվում է պոլիեսթերի հետ, դրա ամրությունը կարող է բարելավվել։ Բացի այդ, այն կարող է լավ համատեղելի լինել PVC-ի, պոլիօքսիմեթիլենի կամ PVDC-ի հետ։ Պոլիեսթերային պոլիուրեթանը կարող է լավ համատեղելի լինել 15% նիտրիլային կաուչուկի կամ 40% նիտրիլային կաուչուկի/PVC խառնուրդի հետ։ Պոլիէթերային պոլիուրեթանը կարող է նաև լավ համատեղելի լինել 40% նիտրիլային կաուչուկի/պոլիվինիլքլորիդ խառնուրդի սոսինձի հետ։ Այն կարող է նաև համատեղելի լինել ակրիլոնիտրիլային ստիրոլի (SAN) համապոլիմերների հետ։ Այն կարող է ձևավորել միջթափանցող ցանցային (IPN) կառուցվածքներ ռեակտիվ պոլիսիլօքսանների հետ։ Վերոնշյալ խառնված սոսինձների մեծ մասն արդեն պաշտոնապես արտադրվել է։

Վերջին տարիներին Չինաստանում աճող հետազոտություններ են իրականացվել POM-ի TPU-ով ամրացման վերաբերյալ: TPU-ի և POM-ի խառնուրդը ոչ միայն բարելավում է TPU-ի բարձր ջերմաստիճանային դիմադրությունը և մեխանիկական հատկությունները, այլև զգալիորեն ամրացնում է POM-ը: Որոշ հետազոտողներ ցույց են տվել, որ ձգման կոտրման փորձարկումներում, POM մատրիցի համեմատ, POM համաձուլվածքը TPU-ով անցում է կատարել փխրուն կոտրվածքից դեպի ճկուն կոտրվածք: TPU-ի ավելացումը նաև POM-ին օժտում է ձևի հիշողության կատարողականությամբ: POM-ի բյուրեղային շրջանը ծառայում է որպես ձևի հիշողության համաձուլվածքի ֆիքսված փուլ, մինչդեռ ամորֆ TPU-ի և POM-ի ամորֆ շրջանը ծառայում է որպես շրջելի փուլ: Երբ վերականգնման արձագանքի ջերմաստիճանը 165 ℃ է, իսկ վերականգնման ժամանակը 120 վայրկյան, համաձուլվածքի վերականգնման արագությունը հասնում է ավելի քան 95%-ի, և վերականգնման էֆեկտը լավագույնն է:

TPU-ն դժվար է համատեղել ոչ բևեռային պոլիմերային նյութերի հետ, ինչպիսիք են պոլիէթիլենը, պոլիպրոպիլենը, էթիլեն-պրոպիլենային կաուչուկը, բութադիենային կաուչուկը, իզոպրենային կաուչուկը կամ ռեակտիվ փոշին, և չի կարող օգտագործվել լավ կատարողականությամբ կոմպոզիտներ արտադրելու համար: Հետևաբար, վերջիններիս համար հաճախ օգտագործվում են մակերեսային մշակման մեթոդներ, ինչպիսիք են պլազման, կորոնան, խոնավ քիմիան, նախաներկը, բոցը կամ ռեակտիվ գազը: Օրինակ, American Air Products and Chemicals Company-ն իրականացրել է F2/O2 ակտիվ գազի մակերեսային մշակում 3-5 միլիոն մոլեկուլային քաշ ունեցող գերբարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող պոլիէթիլենային նուրբ փոշու վրա և այն ավելացրել է պոլիուրեթանային էլաստոմերին 10% հարաբերակցությամբ, ինչը կարող է զգալիորեն բարելավել դրա ճկման մոդուլը, ձգման ամրությունը և մաշվածության դիմադրությունը: Իսկ F2/O2 ակտիվ գազի մակերեսային մշակումը կարող է կիրառվել նաև 6-35 մմ երկարությամբ ուղղվածորեն երկարացված կարճ մանրաթելերի վրա, ինչը կարող է բարելավել կոմպոզիտային նյութի կոշտությունը և պատռման դիմացկունությունը:

Որո՞նք են TPU-ի կիրառման ոլորտները:

1958 թվականին «Գուդրիչ Քեմիքալ Քոմփընի»-ն (այժմ վերանվանվել է «Լուբրիզոլ») առաջին անգամ գրանցեց «Էստան» տրիպլոմային պոլիուրեթանային մեմբրան ...

Որպես գերազանց էլաստոմեր, TPU-ն ունի լայն տեսականիով արտադրանք, որը լայնորեն կիրառվում է առօրյա 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՝ իր գերազանց առաձգականության և մաշվածության դիմադրության շնորհիվ: TPU պարունակող կոշիկները շատ ավելի հարմարավետ են կրելու համար, քան սովորական կոշիկները, ուստի դրանք ավելի լայնորեն օգտագործվում են բարձրակարգ կոշկեղենի արտադրանքներում, մասնավորապես որոշ սպորտային և առօրյա կոշիկներում:

② Շլանգներ

Իր փափկության, լավ ձգման ամրության, հարվածային դիմադրության և բարձր ու ցածր ջերմաստիճանների նկատմամբ դիմադրության շնորհիվ, TPU խողովակները լայնորեն օգտագործվում են Չինաստանում որպես գազի և նավթի խողովակներ մեխանիկական սարքավորումների, ինչպիսիք են ինքնաթիռները, տանկերը, ավտոմեքենաները, մոտոցիկլետները և հաստոցները:

③ Մալուխ

TPU-ն ապահովում է պատռման, մաշվածության և ծռման դիմադրություն, որտեղ բարձր և ցածր ջերմաստիճանների դիմադրությունը մալուխի աշխատանքի գրավականն է: Այսպիսով, չինական շուկայում առաջադեմ մալուխները, ինչպիսիք են կառավարման և սնուցման մալուխները, օգտագործում են TPU-ներ՝ բարդ մալուխների կառուցվածքների ծածկույթային նյութերը պաշտպանելու համար, և դրանց կիրառումը գնալով ավելի լայն տարածում է գտնում:

④ Բժշկական սարքեր

TPU-ն անվտանգ, կայուն և բարձրորակ ՊՎՔ փոխարինող նյութ է, որը չի պարունակում ֆտալատ և այլ քիմիական վնասակար նյութեր և կարող է միգրացվել բժշկական կաթետերի կամ բժշկական պայուսակի արյան կամ այլ հեղուկների մեջ՝ առաջացնելով կողմնակի ազդեցություններ: Ավելին, հատուկ մշակված էքստրուզիոն և ներարկման աստիճանի TPU-ն կարող է հեշտությամբ օգտագործվել առկա ՊՎՔ սարքավորումների վրա որոշակի շտկումներով:

⑤ Տրանսպորտային միջոցներ և այլ տրանսպորտային միջոցներ

Նեյլոնե գործվածքի երկու կողմերը պոլիուրեթանային ջերմապլաստիկ առաձգական նյութով արտամղելով և պատելով՝ կարելի է պատրաստել 3-15 մարդ տեղափոխող փչովի մարտական ​​հարձակման և հետախուզական նավակներ, որոնք շատ ավելի լավ կատարողականություն ունեն, քան վուլկանացված ռետինե փչովի նավակները։ Ապակե մանրաթելով ամրացված պոլիուրեթանային ջերմապլաստիկ առաձգական նյութը կարող է օգտագործվել թափքի բաղադրիչներ պատրաստելու համար, ինչպիսիք են մեքենայի երկու կողմերում ձուլված մասերը, դռների պատյանները, բամպերները, հակաշփման ժապավենները և ճաղավանդակները։