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TPU材料的加工模式和用途

1:TPU材料按照加工方式分类为:注塑级、吹塑级、挤出级、脱模级、吹膜级、发泡级、涂覆级、中空级、滚塑级、拉丝级、热熔级等等。

2:TPU的使用种类: 汽车部件(球型联轴节、防尘盖、踏板刹车器、门锁撞针、衬套、板簧衬套、轴承、防震部件、内外装饰件、防滑链等);机械工业用部件(各种齿轮、密封件、防震部件、取模针、衬套、轴承、盖类、连接器、橡胶筛、印刷胶辊等);鞋类(垒球鞋、棒球鞋、高尔夫球鞋、足球鞋鞋底及鞋前掌、女士鞋后跟、滑雪靴、安全靴等);电子和五金工具包覆(定位轮、把手、表带、手机保护套、手机壳、平板电脑保护套等);管材和软管(高压管、医疗管、油压管、气压管、燃料管、涂敷管、输送管、消防水带等);薄膜与板材(转动带、气垫、膜片、键盘板、复合布等);电线电缆(电力通信电缆、计算机配线、汽车配线、勘探电缆等);医疗(针管、传导管、输液袋、密封塞等);胶类溶液(熔接料、粘接剂、人造革、合成革、绳、铁丝、手套等涂层)。

3:TPU材料的解说:TPU是热塑性聚氨酯,是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯。热塑性聚氨酯与混炼型和浇注型聚氨酯比较,化学结构上没有或很少有化学交联,其分子基本上是线性的,然而却存在一定量的物理交换。

所谓物理交换的概念,在1958年由SchollenbergeC.S.首先提出,是指在线性聚氨酯分子链之间,存在着遇热或溶剂呈可逆性的“连接点”,它实际上不是化学交联,但起化学交联的作用。由于这种物理交联的作用,聚氨酯形成了多相形态结构理论,聚氨酯的氢键对其形态起了强化作用,并使其耐受更高的湿度。

二、TPU有什么分类

既然知道了TPU是什么,那它有哪些分类呢?按划分标准的不同,TPU可以有很多不同的分类。

比如,按软段结构可分为聚酯型、聚醚型和丁二烯型,它们分别含有酯基、醚基或丁烯基。按硬段结构分为氨酯型和氨酯脲型,它们分别由二醇扩链剂或二胺扩链剂获得。普遍常见的划分是分为聚酯型和聚醚型。

按有无交联可分为纯热塑性和半热塑性。前者是纯线性结构,无交联键;后者是含有少量脲基甲酸酯等交联键。按制成品用途可分为异型件(各种机械零件)、管材(护套、棒型材)和薄膜(薄片、薄板)以及胶粘剂、涂料和纤维等。

三、TPU是怎么合成的

TPU虽然有很多分类,但从分子结构上来说,都是属于聚氨酯。那么,它是怎么聚合而成的呢?按合成工艺的不同,主要分为本体聚合和溶液聚合。

图 生成氨酯基的反应

在本体聚合中,又可按有无预反应分为预聚法和一步法:预聚法是将二异氰酸酯与大分子二醇先行反应一定时间,再加入扩链生产TPU;一步法是将大分子二醇、二异酸酯和扩链剂同时混合反应成TPU。

溶液聚合是将二异氰酸酯先溶于溶剂中,再加入大分子二醇令其反应一定时间,后加入扩链剂生成TPU。

TPU的软段种类、分子量、硬段或软段含量以及TPU聚集态会影响TPU的密度,密度大约在1.10~1.25之间,与其他橡胶和塑料无显著差异。在同等硬度时聚醚型TPU密度比聚酯型TPU低。

四、TPU是如何加工的

合成出来的TPU粒子需要进行各种各样的加工才能形成制品,主要采用熔融法和溶液法进行TPU的加工。

熔融加工是用塑料工业常用的工艺:如混炼、压延、挤出、吹塑和模塑(包括注射、压缩、传递和离心等);溶液加工是粒料溶于溶剂或直接在溶剂中聚合而制成溶液再进行涂覆、纺丝等。

TPU制成产品,一般不需要进行硫化交联反应,可以缩短生产周期,废弃物料能够回收重新加以利用。

五、TPU性能怎么样

一个材料被大量应用,肯定是因为其有着非常好的性能,TPU也不例外。

像浇注型聚氨酯(液体)和混炼型聚氨酯(固体)一样,TPU具有高模量、高强度、高伸长和高弹性、优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。其中拉伸强度高、伸长率大,长期压缩变形率低等都是TPU的显著优点。

下面将主要从拉伸强度和伸长率、回弹性、硬度等方面阐述一下TPU的力学性能。

1、拉伸强度高、伸长率大

TPU的拉伸强度和伸长率都非常优异。聚醚型TPU的拉伸强度和伸长率远优于聚氯乙烯塑料和橡胶。此外TPU在加工过程不加或加入很少助剂,能满足食品工业要求,这也是其他材料如PVC、橡胶等难以办到的。

2、回弹性对温度非常敏感

TPU的回弹性是指形变应力解除后迅速恢复其原状的程度,用恢复能表示,即形变回缩功与产生形变所需要的功之比。它是弹性体动态模量和内摩擦的函数,并对温度非常敏感。

TPU软段为PTMG、PCL、PBA,相对分子质量分别为1000和2000;硬段为MDI-BDO,硬段含量分别为48.2%(PCL-1250为42.7%)和31.7%,r0=1.05预聚法合成。

正如所预期的那样,回弹随温度的下降而降低,直到某一温度,弹性又迅速增加。这个温度是软段结晶温度,决定于大分子二醇的结构,聚醚型TPU较聚酯型TPU低。在结晶温度以下的温度,弹性体变得很硬且失去了它的弹性,因此,回弹性是类似于离开硬金属表面的反弹。

3、硬度范围为邵尔A60~D80

硬度是材料抵抗变形、刻痕和划伤能力的一种指标。TPU硬度通常用邵尔A型和邵尔D型硬度计测定,邵尔A用于较软的TPU,邵尔D用于较硬的TPU。TPU软段为PTMG、PCL、PBA,相对分子质量分别为1000和2000;硬段为MDI-BDO,硬段含量分别为48.2%(PCL-1250为42.7%)和31.7%,r0=1.05预聚法合成。正如所预期的那样,回弹随温度的下降而降低,直到某一温度,弹性又迅速增加。这个温度是软段结晶温度,决定于大分子二醇的结构,聚醚型TPU较聚酯型TPU低。在结晶温度以下的温度,弹性体变得很硬且失去了它的弹性,因此,回弹性是类似于离开硬金属表面的反弹。

3、硬度范围为邵尔A60~D80

硬度是材料抵抗变形、刻痕和划伤能力的一种指标。

TPU硬度通常用邵尔A型和邵尔D型硬度计测定,邵尔A用于较软的TPU,邵尔D用于较硬的TPU。

由于TPU软管具有柔软,良好的抗张强度、冲击强度 耐高低温性,所以在中国TPU软管被广泛用作飞机、坦克、汽车、摩托车、机床等机械设备等的输气、输油软管。

3、线缆

TPU提供了耐撕裂、耐磨与弯曲特征,耐高低温性更是电缆性能的关键。所以在中国市场上,高等电缆如控制电缆与电力电缆用TPU,用来保护设计复杂电缆的被覆材料,用途也日益广泛。

4、医疗器械

TPU是一种安全、稳固、优良的PVC替代材料,不会有邻苯二甲酸酯等化学有害物质,迁移到医疗导管或医疗袋内的血液或其他液体中产生副作用,并且专门开发的挤出级和注塑级TPU,只需在现有PVC设备稍作调试便可轻松使用。