Detalles de elastómeros de poliuretano termoplástico
Nombre chino: Elastómero de poliuretano termoplástico Color:: transparente, translúcido, fondo amarillo transparente, color natural. Introducción, clasificación, características, método de síntesis, estructura molecular de TPU, estructura de segmento, contenido de segmento duro, índice de isocianato, peso molecular y distribución de peso molecular, pureza de la materia prima, nueva tecnología y nuevas aplicaciones. El elastómero de poliuretano termoplástico (TPU) es un elastómero que puede plastificarse mediante calor y ser soluble en disolventes. Tiene excelentes propiedades integrales, como alta resistencia, alta tenacidad, resistencia al desgaste y resistencia al aceite y buen rendimiento de procesamiento, y se usa ampliamente en la defensa nacional. El elastómero de poliuretano termoplástico se ha convertido en uno de los materiales elastómeros termoplásticos importantes debido a sus excelentes propiedades y su amplia gama de aplicaciones. Sus moléculas son básicamente lineales con poca o ninguna reticulación química. Hay muchos enlaces cruzados físicos compuestos de enlaces de hidrógeno entre cadenas moleculares lineales de poliuretano. Los enlaces de hidrógeno fortalecen su morfología, dándole así muchas propiedades excelentes, como alto módulo, alta resistencia, excelente resistencia al desgaste, resistencia química, resistencia a la hidrólisis, alta. resistencia a la temperatura, resistencia al moho, etc. Estas buenas propiedades hacen que el poliuretano termoplástico se utilice ampliamente en muchos campos, como calzado, cables, ropa, automóviles, medicina y salud, tuberías, películas y láminas. Generalmente, el producto final no requiere vulcanización ni reticulación, lo que puede acortar el ciclo de reacción y reducir el consumo de energía. Por ser básicamente un polímero con estructura lineal, puede procesarse con los mismos procesos y equipos que los termoplásticos, como moldeo por inyección, extrusión, soplado, calandrado, etc. Especialmente indicado para la producción en masa de piezas pequeñas y medianas. Los materiales de desecho se pueden reciclar y reutilizar, y se pueden utilizar diferentes aditivos o cargas para mejorar determinadas propiedades físicas y reducir costes durante la producción o el procesamiento. Partículas y polvo de TPU: Clasificación de partículas Los elastómeros termoplásticos de poliuretano están disponibles en tipo poliéster y tipo poliéter, con partículas blancas irregulares, esféricas o columnares y una densidad relativa de 1,10~1,25. La densidad relativa del tipo poliéter es menor que la del tipo poliéster. La temperatura de transición vítrea del tipo poliéter es de 100,6~106,1 ℃, y la temperatura de transición vítrea del tipo poliéster es de 108,9~122,8 ℃. La temperatura de fragilidad del poliéter y el poliéster es inferior a -62 ℃ y la resistencia a bajas temperaturas del poliéter es mejor que la del poliéster. Propiedades El elastómero termoplástico de poliuretano tiene propiedades sobresalientes como excelente resistencia al desgaste, excelente resistencia al ozono, alta dureza, alta resistencia, buena elasticidad, resistencia a bajas temperaturas, buena resistencia al aceite, resistencia química y resistencia ambiental. Poliéter. La estabilidad hidrolítica de los ésteres en ambientes húmedos es. mucho mayor que el de los ésteres de poliéster. Método de síntesis El método de síntesis de TPU se puede dividir en dos categorías según la presencia o ausencia de solvente: polimerización en masa sin solvente y polimerización en solución a base de solvente. La polimerización en masa se puede dividir en método de un solo paso y método de prepolímero según los pasos de reacción. El método de un solo paso implica mezclar simultáneamente el diol oligomérico, el diisocianato y el extensor de cadena. El proceso de un solo paso es simple y fácil de operar, pero el calor de reacción es difícil de eliminar y es probable que ocurran reacciones secundarias. Fan Li y otros sintetizaron elastómero de poliuretano termoplástico de poliéster utilizando un método de un solo paso. Primero, pese el poliéster poliol y el butilenglicol extensor de cadena en el reactor, aumente la temperatura a 65438 ± 020 °C para la deshidratación al vacío. Agregue rápidamente el poliuretano precalentado y revuelva uniformemente, vierta en el recipiente precalentado, hornee al vacío a 120 °C y luego enfríe a 100 °C para obtener un producto de poliuretano translúcido de color amarillo claro, que luego se presiona en una prensa plana. El TPU preparado tiene altas propiedades mecánicas y de amortiguación. Ecuación química de la síntesis de TPU El método del prepolímero del proceso de síntesis de TPU consiste en hacer reaccionar primero el oligómero diol y el diisocianato y luego sintetizarlo con un extensor de cadena seco bajo la condición de una pequeña cantidad de catalizador. El método del prepolímero tiene procesos de producción complejos, alto consumo de energía y alta viscosidad del prepolímero, lo que aumenta la dificultad de la operación del proceso. Sin embargo, el prepolímero tiene menos reacciones secundarias y el rendimiento del producto es mejor que el método de un solo paso.
Según la continuidad del proceso de reacción, se puede dividir en método discontinuo y método continuo. Los equipos de producción comúnmente utilizados en procesos por lotes incluyen equipos de vertido automático, hornos de curado, trituradoras, extrusoras, etc. , la eficiencia de producción es baja, la calidad del producto es desigual y no es adecuado para la producción a gran escala. Por lo tanto, se han estudiado tecnología y equipos de producción continua en el país y en el extranjero. El equipo de proceso continuo es una línea de producción de extrusión de reacción. El equipo principal incluye tanques de almacenamiento de materia prima, máquinas de vertido, extrusoras de doble tornillo paralelo, granuladores submarinos, equipos de secado por separación y equipos de envasado. La extrusión de reacción continua de doble tornillo es la tecnología principal en la producción actual. Tiene una alta eficiencia de producción, una calidad de producto estable y es adecuada para la producción a gran escala. Sus productos se utilizan en recubrimientos, elastómeros y adhesivos. Estructura molecular del TPU El TPU es un polímero lineal en bloque de tipo (ab)n, compuesto por segmentos blandos flexibles y segmentos duros rígidos. Los TPU con diferentes estructuras de segmento tienen diferentes propiedades y el tipo de estructura de segmento está determinado principalmente por el tipo de materia prima. La introducción de grupos laterales en la estructura molecular reducirá la cristalinidad de orientación entre macromoléculas, lo que dará como resultado una disminución de las propiedades mecánicas y un rendimiento deficiente del hinchamiento. Sin embargo, cierta reticulación química puede mejorar la tensión de tracción y la resistencia a los disolventes del elastómero y reducir la deformación permanente. Contenido de segmentos duros El contenido de segmentos duros se refiere al porcentaje en masa de segmentos duros en la fórmula y es un parámetro importante en el diseño de la fórmula. Los enlaces de hidrógeno, la separación de microfases y la cristalinidad, que se ven directamente afectados por el contenido del segmento duro, son los principales factores que determinan su morfología. En general, a medida que aumenta el contenido de segmentos duros, aumentan la dureza, el módulo y la resistencia al desgarro del TPU, mientras que el alargamiento de rotura disminuye. Índice de isocianato Dado que el mecanismo de síntesis del TPU es una reacción de polimerización por adición gradual entre grupos funcionales, el índice de isocianato r 0 (la relación molar de diisocianato a oligómero diol) afecta directamente al peso molecular. Cuando r 0 ≤1, el peso molecular del TPU aumenta con el aumento de r 0. Cuando r 0 = 1, el peso molecular alcanza el valor máximo y luego, a medida que aumenta el valor de r 0, el peso molecular comienza a disminuir. Cuando r 0 está entre 0,95 ~ 1, el módulo, la resistencia a la tracción y la resistencia al desgarro del TPU aumentan a medida que aumenta r 0. Peso molecular y distribución del peso molecular El peso molecular del TPU tiene un impacto significativo en sus propiedades mecánicas. A medida que aumenta el peso molecular del TPU, aumentan la resistencia a la tracción, el módulo y la resistencia al desgaste. Cuando el peso molecular alcanza un cierto nivel, estas propiedades tienden a estabilizarse. La resistencia al desgarro y la resistencia a la flexión del TPU disminuyen a medida que aumenta el peso molecular. Por un lado, el volumen libre de TPU se reduce debido a la reticulación física; por otro lado, el alto grado de entrelazamiento de las cadenas moleculares de TPU y el aumento de la reticulación física reducen su fluidez interna. Cuando se somete a una fuerza externa, el reordenamiento de la cadena molecular es difícil de lograr y la tensión aplicada no se puede reducir de manera efectiva. Cuando la proporción de componentes de bajo peso molecular es demasiado grande, será extremadamente perjudicial para la resistencia al calor y las propiedades mecánicas del elastómero, y cuando la proporción de componentes de alto peso molecular es demasiado grande, traerá inconvenientes al procesamiento y moldeado. Por lo tanto, el peso molecular apropiado y la distribución del peso molecular deben ajustarse de acuerdo con los requisitos de procesamiento específicos del TPU para diferentes usos. Pureza de la materia prima: el 1,4-butanodiol (MDI), un extensor de cadena comúnmente utilizado para TPU, es muy fácil de absorber agua. Su pureza y contenido de humedad afectan directamente el valor de producción real y tienen un gran impacto en el peso molecular del producto. producto final. El MDI es propenso a la autoagregación y puede formar fácilmente dímeros si no se almacena bien. El contenido de humedad, el índice de acidez y el índice de hidroxilo de los polioles polimerizados varían de un lote a otro, lo que afecta en gran medida la estabilidad del rendimiento del TPU. Por un lado, la humedad y los grupos carboxilo libres contenidos en las materias primas reaccionan con el MDI y consumen parte del MDI, lo que lleva a un diseño de fórmula inexacto; por otro lado, las burbujas generadas por la reacción actúan como plastificantes, reduciendo en última instancia el rendimiento; rendimiento del producto. Por lo tanto, las materias primas utilizadas para sintetizar TPU deben deshidratarse estrictamente antes de su uso. Nuevas tecnologías y nuevos usos El TPU es una industria en rápido desarrollo y constantemente surgen nuevas tecnologías, nuevos productos y nuevos usos relacionados. El ámbito de uso del TPU se extiende a casi todas las industrias y se ha utilizado ampliamente en muchos campos, como la fabricación de calzado, ropa, tuberías, láminas de película, cables, automóviles, construcción, medicina y salud, defensa nacional, deportes y ocio. El TPU es reconocido como un nuevo material polimérico que es respetuoso con el medio ambiente y tiene un rendimiento excelente. En la actualidad, el consumo de gama baja es el principal consumo de TPU, y su campo de consumo de gama alta está básicamente dominado por algunas empresas multinacionales, incluidas la alemana Bayer, BASF, la estadounidense Lubrizol, Huntsman, etc. , están aumentando la investigación y el desarrollo de nuevos productos. Los productos de TPU de alto valor añadido se desarrollan y comercializan continuamente, y los materiales de TPU se han convertido en uno de los materiales termoplásticos de más rápido crecimiento.
a Calzado: logotipo de calzado deportivo, calzado deportivo con colchón de aire, zapatos para caminar, zapatos para la nieve, zapatos de golf, patines, telas, materiales adhesivos interiores. b. Ropa: abrigos para la nieve, chubasqueros, cortavientos, chaquetas resistentes al frío, ropa de campo, pañales, pantalones y otros materiales compuestos de tela (impermeables y transpirables). c. Medicamentos: batas quirúrgicas, gorros, zapatos, colchones hospitalarios, bolsas de hielo, vendajes, bolsas de plasma, apósitos quirúrgicos, mascarillas y otras telas y materiales de revestimiento, bolsas de aire para camas operativas. d. Suministros de defensa nacional: telas y forros para tanques de combustible de aviones y bolsas de aire, películas para sellado de armas, ventanas de tiendas de campaña, bolsas de agua militares, chalecos salvavidas, botes inflables, etc. e.Artículos deportivos: superficie y forro de fútbol, cama inflable, bolsa de agua potable, guantes de esquí (bolsa impermeable), traje de buceo, traje de nieve, traje de baño, tabla de snowboard, marca registrada, bolsa de aire, camiseta deportiva, traje adelgazante y otras telas y materiales de revestimiento. . Suministros industriales: bordes de goma de papel de tambor de trompeta, tiras impermeables, materiales de aislamiento acústico y otras telas, materiales ignífugos, ropa ignífuga, ropa ignífuga, telas ignífugas, materiales compuestos internos y materiales de revestimiento exterior para alambres y cables. g. Otros usos: botones de teléfonos móviles, juguetes inflables de plástico, sábanas, manteles, cortinas de baño, paños para muebles, delantales, pianos, teclados de computadora, telas laminadas y materiales de revestimiento.