Năm 1958, Công ty Hóa chất Goodrich (nay đổi tên thành Lubrizol) lần đầu tiên đăng ký nhãn hiệu TPU Estane. Trong hơn 40 năm qua, đã có hơn 20 nhãn hiệu trên toàn thế giới, và mỗi nhãn hiệu đều có nhiều dòng sản phẩm. Hiện nay, các nhà sản xuất nguyên liệu TPU chủ yếu bao gồm BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical, v.v.
1. Phân loại TPU
Theo cấu trúc phân đoạn mềm, nó có thể được chia thành loại polyester, loại polyether và loại butadiene, tương ứng chứa nhóm ester, nhóm ether hoặc nhóm butene.
Theo cấu trúc phân đoạn cứng, nó có thể được chia thành loại urethane và loại urethane urea, được tạo ra tương ứng từ chất kéo dài chuỗi ethylene glycol hoặc chất kéo dài chuỗi diamine. Phân loại phổ biến được chia thành loại polyester và loại polyether.
Dựa trên sự có hoặc không có liên kết ngang, nó có thể được chia thành nhựa nhiệt dẻo nguyên chất và nhựa bán nhiệt dẻo.
Loại thứ nhất có cấu trúc tuyến tính thuần túy và không có liên kết chéo; loại thứ hai chứa một lượng nhỏ liên kết chéo, ví dụ như este axit allophanic.
Theo mục đích sử dụng của sản phẩm hoàn thiện, chúng có thể được chia thành các loại: các bộ phận định hình (các chi tiết máy khác nhau), ống (vỏ bọc, thanh định hình), màng (tấm, lá mỏng), chất kết dính, lớp phủ, sợi, v.v.
2. Tổng hợp TPU
Về cấu trúc phân tử, TPU thuộc họ polyurethane. Vậy, nó kết tụ như thế nào?
Theo các quy trình tổng hợp khác nhau, nó chủ yếu được chia thành trùng hợp khối và trùng hợp dung dịch.
Trong quá trình trùng hợp khối, nó cũng có thể được chia thành phương pháp tiền trùng hợp và phương pháp một bước dựa trên sự có hoặc không có phản ứng sơ bộ:
Phương pháp tiền trùng hợp bao gồm phản ứng giữa diisocyanat với các diol phân tử lớn trong một khoảng thời gian nhất định trước khi thêm chất kéo dài chuỗi để tạo ra TPU;
Phương pháp một bước này bao gồm việc trộn và phản ứng đồng thời các diol phân tử lớn, diisocyanat và chất kéo dài chuỗi để tạo thành TPU.
Quá trình trùng hợp dung dịch bao gồm việc đầu tiên hòa tan diisocyanate trong dung môi, sau đó thêm các diol phân tử lớn để phản ứng trong một khoảng thời gian nhất định, và cuối cùng thêm chất kéo dài chuỗi để tạo ra TPU.
Loại phân đoạn mềm TPU, trọng lượng phân tử, hàm lượng phân đoạn cứng hoặc mềm và trạng thái kết tụ TPU có thể ảnh hưởng đến mật độ của TPU, với mật độ xấp xỉ 1,10-1,25, và không có sự khác biệt đáng kể so với các loại cao su và nhựa khác.
Ở cùng độ cứng, mật độ của TPU loại polyether thấp hơn so với TPU loại polyester.
3. Gia công TPU
Các hạt TPU đòi hỏi nhiều quy trình khác nhau để tạo thành sản phẩm cuối cùng, chủ yếu sử dụng phương pháp nóng chảy và phương pháp hòa tan để gia công TPU.
Quá trình nóng chảy là một quy trình thường được sử dụng trong ngành công nghiệp nhựa, chẳng hạn như trộn, cán, ép đùn, thổi khuôn và đúc khuôn;
Xử lý dung dịch là quá trình chuẩn bị dung dịch bằng cách hòa tan các hạt trong dung môi hoặc trực tiếp trùng hợp chúng trong dung môi, sau đó phủ, kéo sợi, v.v.
Sản phẩm cuối cùng làm từ TPU thường không cần phản ứng lưu hóa liên kết ngang, giúp rút ngắn chu kỳ sản xuất và tái chế vật liệu phế thải.
4. Hiệu năng của TPU
TPU có mô đun đàn hồi cao, độ bền cao, độ giãn dài và độ đàn hồi cao, khả năng chống mài mòn, chống dầu, chịu nhiệt độ thấp và chống lão hóa tuyệt vời.
Độ bền kéo cao, độ giãn dài cao và tỷ lệ biến dạng vĩnh viễn do nén lâu dài thấp đều là những ưu điểm nổi bật của TPU.
XiaoU sẽ chủ yếu trình bày chi tiết về các tính chất cơ học của TPU từ các khía cạnh như độ bền kéo và độ giãn dài, độ đàn hồi, độ cứng, v.v.
Độ bền kéo cao và độ giãn dài cao
TPU có độ bền kéo và độ giãn dài tuyệt vời. Từ dữ liệu trong hình dưới đây, chúng ta có thể thấy rằng độ bền kéo và độ giãn dài của TPU loại polyether tốt hơn nhiều so với nhựa polyvinyl clorua và cao su.
Ngoài ra, TPU có thể đáp ứng các yêu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm với rất ít hoặc không cần thêm chất phụ gia trong quá trình chế biến, điều mà các vật liệu khác như PVC và cao su khó có thể đạt được.
Khả năng phục hồi rất nhạy cảm với nhiệt độ.
Độ đàn hồi của TPU đề cập đến mức độ mà nó nhanh chóng phục hồi về trạng thái ban đầu sau khi ứng suất biến dạng được giải tỏa, được biểu thị bằng năng lượng phục hồi, là tỷ lệ giữa công co rút biến dạng và công cần thiết để tạo ra biến dạng. Nó là một hàm của mô đun động và ma sát trong của một vật thể đàn hồi và rất nhạy cảm với nhiệt độ.
Độ đàn hồi giảm dần khi nhiệt độ giảm cho đến một nhiệt độ nhất định, sau đó lại tăng nhanh. Nhiệt độ này là nhiệt độ kết tinh của đoạn mềm, được xác định bởi cấu trúc của diol đại phân tử. TPU loại polyete có nhiệt độ kết tinh thấp hơn TPU loại polyester. Ở nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh, chất đàn hồi trở nên rất cứng và mất đi tính đàn hồi. Do đó, độ đàn hồi tương tự như sự bật trở lại từ bề mặt của một kim loại cứng.
Độ cứng nằm trong khoảng Shore A60-D80.
Độ cứng là chỉ số thể hiện khả năng chống biến dạng, trầy xước và mài mòn của vật liệu.
Độ cứng của TPU thường được đo bằng máy đo độ cứng Shore A và Shore D, trong đó Shore A được sử dụng cho các loại TPU mềm hơn và Shore D được sử dụng cho các loại TPU cứng hơn.
Độ cứng của TPU có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tỷ lệ các đoạn chuỗi mềm và cứng. Do đó, TPU có phạm vi độ cứng tương đối rộng, từ Shore A60-D80, bao trùm độ cứng của cao su và nhựa, và có độ đàn hồi cao trong toàn bộ phạm vi độ cứng.
Khi độ cứng thay đổi, một số đặc tính của TPU cũng có thể thay đổi. Ví dụ, việc tăng độ cứng của TPU sẽ dẫn đến những thay đổi về hiệu năng như tăng mô đun đàn hồi kéo và độ bền xé, tăng độ cứng và ứng suất nén (khả năng chịu tải), giảm độ giãn dài, tăng mật độ và sinh nhiệt động, và tăng khả năng chống chịu với môi trường.
5. Ứng dụng của TPU
Là một loại chất đàn hồi tuyệt vời, TPU có phạm vi ứng dụng sản phẩm rộng và được sử dụng rộng rãi trong các mặt hàng thiết yếu hàng ngày, đồ thể thao, đồ chơi, vật liệu trang trí và các lĩnh vực khác.
Chất liệu giày dép
TPU chủ yếu được sử dụng làm vật liệu giày dép nhờ độ đàn hồi và khả năng chống mài mòn tuyệt vời. Các sản phẩm giày dép có chứa TPU mang lại cảm giác thoải mái hơn nhiều so với các sản phẩm giày dép thông thường, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi hơn trong các sản phẩm giày dép cao cấp, đặc biệt là một số loại giày thể thao và giày thường ngày.
vòi nước
Nhờ đặc tính mềm dẻo, độ bền kéo, độ bền va đập tốt và khả năng chịu được nhiệt độ cao và thấp, ống TPU được sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc làm ống dẫn khí và dầu cho các thiết bị cơ khí như máy bay, xe tăng, ô tô, xe máy và máy công cụ.
cáp
TPU có khả năng chống rách, chống mài mòn và uốn cong, trong đó khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp là yếu tố then chốt quyết định hiệu suất của cáp. Vì vậy, tại thị trường Trung Quốc, các loại cáp tiên tiến như cáp điều khiển và cáp điện sử dụng TPU để bảo vệ lớp phủ của các thiết kế cáp phức tạp, và ứng dụng của chúng ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Thiết bị y tế
TPU là vật liệu thay thế PVC an toàn, ổn định và chất lượng cao, không chứa Phthalate và các chất hóa học độc hại khác, không di chuyển vào máu hoặc các chất lỏng khác trong ống thông y tế hoặc túi y tế gây ra tác dụng phụ. Đây cũng là loại TPU đặc biệt được phát triển dành cho ép đùn và ép phun.
phim ảnh
Màng TPU là một loại màng mỏng được làm từ vật liệu dạng hạt TPU thông qua các quy trình đặc biệt như cán, đúc, thổi và phủ. Nhờ độ bền cao, khả năng chống mài mòn, độ đàn hồi tốt và khả năng chống chịu thời tiết, màng TPU được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, vật liệu giày dép, may mặc, ô tô, hóa chất, điện tử, y tế và nhiều lĩnh vực khác.
Thời gian đăng bài: 05/02/2020