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聚氨酯熱塑性彈性體

發表時間:2018-12-14 00:00
   聚(ju)氨酯(zhi)熱塑(su)性(xing)彈性(xing)體又(you)稱熱塑(su)性(xing)聚(ju)氨酯(zhi)橡膠,簡稱TPU,是一種(zhong)(AB)n型嵌(qian)段線性(xing)聚(ju)合物,A為高分子量(1000-6000)的聚(ju)酯(zhi)或聚(ju)醚,B為含2-12直鏈碳原子的二醇,AB鏈段間(jian)化學結構(gou)是用二異氰酸酯(zhi),通常(chang)是MDI連接。
      熱(re)塑性聚氨酯(zhi)橡(xiang)膠靠分(fen)子(zi)間氫(qing)鍵交聯(lian)或(huo)(huo)大分(fen)子(zi)鏈間輕度交聯(lian),隨著溫度的(de)(de)(de)升高或(huo)(huo)降低,這兩種交聯(lian)結構具有(you)可逆性。在(zai)熔融狀態(tai)或(huo)(huo)溶液(ye)狀態(tai)分(fen)子(zi)間力減弱,而(er)冷卻或(huo)(huo)溶劑揮發(fa)之后又有(you)強的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)間力連接在(zai)一起,恢復原有(you)固體(ti)的(de)(de)(de)性能。
基本簡介(jie)
       聚(ju)(ju)氨(an)酯(zhi)熱塑性彈性體有(you)聚(ju)(ju)酯(zhi)型(xing)(xing)和聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)型(xing)(xing)兩類,白色(se)無規(gui)則球狀或柱狀顆粒,相(xiang)對密(mi)度(du)(du)1.10-1.25,聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)型(xing)(xing)相(xiang)對密(mi)度(du)(du)比聚(ju)(ju)酯(zhi)型(xing)(xing)小。聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)型(xing)(xing)玻(bo)璃(li)化(hua)溫度(du)(du)為100.6-106.1℃,聚(ju)(ju)酯(zhi)型(xing)(xing)玻(bo)璃(li)化(hua)溫度(du)(du)108.9-122.8℃。聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)型(xing)(xing)和聚(ju)(ju)酯(zhi)型(xing)(xing)的脆性溫度(du)(du)低于-62℃,聚(ju)(ju)醚(mi)(mi)型(xing)(xing)耐低溫性優于聚(ju)(ju)酯(zhi)型(xing)(xing)。
相關特點
        聚氨酯(zhi)熱(re)塑性(xing)(xing)彈(dan)性(xing)(xing)體突出(chu)的(de)特點是耐(nai)磨性(xing)(xing)優異、耐(nai)臭(chou)氧性(xing)(xing)極好(hao)(hao)、硬度(du)大(da)、強度(du)高、彈(dan)性(xing)(xing)好(hao)(hao)、耐(nai)低溫,有良好(hao)(hao)的(de)耐(nai)油、耐(nai)化學藥品和(he)耐(nai)環境性(xing)(xing)能,在潮濕(shi)環境中(zhong)聚醚型酯(zhi)水解穩(wen)定性(xing)(xing)遠超過(guo)聚酯(zhi)型。
       聚氨酯(zhi)熱塑(su)性(xing)彈(dan)性(xing)體無毒(du)、無味,可溶于甲(jia)乙酮(?)、環己酮、四氫呋喃、二氧(yang)六環、二甲(jia)基(ji)甲(jia)酰胺等溶劑(ji),也能溶于甲(jia)苯、醋酸(suan)乙酯(zhi)、丁酮、丙酮以適(shi)當比例組成的混(hun)合溶劑(ji)中,呈現無色透明狀態(tai),有較(jiao)好的貯存穩(wen)定性(xing)。
       熱(re)塑(su)性(xing)聚氨(an)酯(zhi)彈性(xing)體就其(qi)價格和性(xing)能而言(yan),在TPE系列中占(zhan)有(you)較(jiao)大的(de)優勢。熱(re)塑(su)性(xing)聚氨(an)酯(zhi)(TPUS)具有(you)很寬廣(guang)的(de)韌性(xing),其(qi)一般應(ying)用(yong)越(yue)來越(yue)廣(guang)泛(fan)。它們即使在低溫條件下有(you)較(jiao)高的(de)柔性(xing),并(bing)具有(you)很高的(de)耐磨性(xing)能。這些彈性(xing)體還(huan)有(you)很好的(de)粘著(zhu)特(te)性(xing)。
       TPUS在通用(yong)(yong)的擠塑和注塑成型設(she)備上很容(rong)易(yi)進行加工,它們的用(yong)(yong)途也極(ji)為(wei)(wei)廣泛(fan)。其(qi)分子結構(gou)是由許多個酯和醚組成的,使得性(xing)能(neng)產生很大(da)的變化(hua)。TPUS很容(rong)易(yi)混(hun)配,并常與其(qi)它相容(rong)的高(gao)聚物(wu)如PVC共混(hun),生成“超級共混(hun)物(wu)”。這種性(xing)能(neng)上的多變性(xing)也帶來了(le)它們更多的商業應用(yong)(yong),主要如汽車、電(dian)纜(lan)、導線和薄膜等。TPUS現在的消耗(hao)量約計為(wei)(wei)6 500萬磅/年(nian)(nian), 1990年(nian)(nian)年(nian)(nian)增長(chang)率為(wei)(wei) 5~7%。
       TPUS性能變化范圍為:抗張強度28.3至(zhi)(zhi)62MPa,酯型較(jiao)(jiao)高(gao),醚型較(jiao)(jiao)低;300%定伸模數為7.6至(zhi)(zhi)33 SMPa;伸長(chang)率(lv)為 225至(zhi)(zhi) 570%;密度為1.14至(zhi)(zhi)1.20,醚型較(jiao)(jiao)低。普通的(de)(de)TPUS的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度為一60至(zhi)(zhi)250°F,但(dan)在聚氨酯主(zhu)鏈(lian)上(shang)加(jia)進異氰豚酸酯,就可把它的(de)(de)最(zui)高(gao)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度提高(gao)到(dao)300°F。硬度可從邵(shao)氏A70到(dao)邵(shao)氏D80,配制的(de)(de)TPU的(de)(de)硬度可大(da)大(da)低于(yu)邵(shao)氏A70,但(dan)它的(de)(de)粘(zhan)度較(jiao)(jiao)大(da)難(nan)于(yu)為加(jia)工進行造粒,甚至(zhi)(zhi)很容易粘(zhan)在一起。
       TPUS具有(you)優良的(de)粘(zhan)著(zhu)特性,可(ke)用(yong)作玻(bo)璃纖維(wei)層壓塑料(liao)的(de)粘(zhan)合(he)劑(ji)(ji)。以(yi)溶(rong)劑(ji)(ji)型或干(gan)膜式(shi)粘(zhan)合(he)劑(ji)(ji),用(yong)于田(tian)徑鞋(xie)和(he)(he)網球鞋(xie),它們可(ke)在鞋(xie)面和(he)(he)TPU鞋(xie)底的(de)上(shang)下之(zhi)間自然粘(zhan)合(he),不需要進行縫合(he)。這種粘(zhan)合(he)工(gong)序(xu)通常(chang)在加工(gong)過程(cheng)中(zhong)需用(yong)模內脫模劑(ji)(ji)。
       酯型(xing)和(he)醚型(xing)的(de)每一種類(lei)(lei)(lei)型(xing)材(cai)料又可分為芳香(xiang)族(zu)類(lei)(lei)(lei)和(he)脂(zhi)肪(fang)族(zu)類(lei)(lei)(lei)兩個分類(lei)(lei)(lei)。脂(zhi)肪(fang)族(zu)類(lei)(lei)(lei)耐(nai)紫外線性(xing)能較好(hao),但價格較貴。添(tian)加穩定劑和(he)吸收劑也能使芳香(xiang)族(zu)類(lei)(lei)(lei)的(de)光氧化過程延遲,但達不到脂(zhi)肪(fang)族(zu)類(lei)(lei)(lei)同(tong)樣的(de)程度。這兩種類(lei)(lei)(lei)型(xing)的(de)材(cai)料都有很好(hao)的(de)耐(nai)油性(xing)能。
       TPU可(ke)用通(tong)用的加(jia)工方法進(jin)行(xing)加(jia)工,并可(ke)與熱(re)(re)塑性(xing)的橡(xiang)膠、PVC混配料(liao)、ABS、尼龍(long)、SAN等共混。它本(ben)身也(ye)很容易層壓、燙印、熱(re)(re)封(feng)和粘合,不需專門(men)打底漆就可(ke)以涂漆。
       TPUS的(de)加工是否成功(gong)主(zhu)要(yao)取(qu)決于材(cai)料(liao)的(de)干燥(zao)程度,最(zui)好用粉(fen)粒脫濕料(liao)斗干燥(zao)器,但樹脂也(ye)可在料(liao)盤(pan)分(fen)散2英寸厚,在175~200°F烘箱干燥(zao)1—2小時,但樹脂在干燥(zao)溫度下暴露的(de)時間不要(yao)超過4小時。如果樹脂在料(liao)斗中過夜,溫度應低于125—150°F。
       未涂漆的(de)回(hui)用(yong)(yong)料(liao)(liao)(liao)可與(yu)10—25%的(de)新料(liao)(liao)(liao)混合使(shi)用(yong)(yong),儲存(cun)的(de)回(hui)用(yong)(yong)料(liao)(liao)(liao)也必須重新干燥(zao)。對于擠塑和注塑來說通用(yong)(yong)的(de)螺桿UD比(bi)為24:1或略高(gao)(gao)(gao)一(yi)些,壓縮比(bi)為2.5—3.1且(qie)較好。料(liao)(liao)(liao)筒溫度以340~440°F為好,模溫為60-140°F。TPUS在(zai)熔融時(shi)呈剪(jian)切敏性狀態,如果(guo)用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)剪(jian)切螺桿會導致材料(liao)(liao)(liao)的(de)降解(jie),因為材料(liao)(liao)(liao)的(de)粘度很大,還會存(cun)在(zai)高(gao)(gao)(gao)熱和高(gao)(gao)(gao)孔壓的(de)情況。
       TPU樹脂的(de)多(duo)功能性(xing)以及通(tong)用的(de)韌性(xing)、柔軟性(xing)和(he)粘著性(xing)等,使之會有(you)更多(duo)的(de)商業(ye)用途。通(tong)常人們期(qi)望TPU制作的(de)部件首先要有(you)一定的(de)橡膠(jiao)性(xing),其(qi)次是特別在低溫下有(you)較好的(de)耐磨能力(li)和(he)耐屈撓性(xing)。例如傳動(dong)聯軸(zhou)節就(jiu)必須有(you)較高的(de)抗(kang)張強度和(he)韌性(xing),同(tong)時要有(you)較高的(de)抗(kang)曲撓性(xing)和(he)緩沖能力(li)。
        許多(duo)商業應用是擠(ji)(ji)塑(su)(su)(su)成型(xing)或注塑(su)(su)(su)成型(xing)的(de)產(chan)(chan)品(pin)。擠(ji)(ji)塑(su)(su)(su)膜(mo)(mo)制品(pin)(吹塑(su)(su)(su)和扁平模頭擠(ji)(ji)塑(su)(su)(su))占用了TPUS很大的(de)產(chan)(chan)量,這些(xie)應用包(bao)括(kuo)了食品(pin)藥物管理(li)局認可的(de)肉。家禽包(bao)裝(zhuang)材料等級及無溶劑(ji)型(xing)薄膜(mo)(mo)粘(zhan)合劑(ji)等。
       新型(xing)的(de)(de)專門級(ji)別TPU有非常高的(de)(de)濕蒸汽傳遞速率(lv),可用(yong)(yong)(yong)作無村薄膜或層(ceng)臺織物,制作手套,一(yi)次(ci)性醫(yi)用(yong)(yong)(yong)外衣,外科手術(shu)復蓋布,惡臭環境用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)工作服等。芳香族醚型(xing)產品(pin)正(zheng)被用(yong)(yong)(yong)于飲(yin)水的(de)(de)軟管(guan)和(he)管(guan)道,經美國(guo)聯(lian)邦藥典第六類準許使用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)有些材料可用(yong)(yong)(yong)于醫(yi)療(liao)器械和(he)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)導管(guan),心(xin)臟(zang)植入管(guan),充氣胃襯。其它型(xing)材的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)有輸(shu)油管(guan)線的(de)(de)耐壓軟管(guan)和(he)管(guan)道,共擠電纜護(hu)套及擋風雨的(de)(de)型(xing)材。
        另一種(zhong)材料是以帆(fan)布或其它(ta)厚織物為基材,將(jiang)TPU擠出涂(tu)布而成,被廣泛用于工業(ye)加(jia)工和(he)(he)食品加(jia)工使用的傳(chuan)送帶,同時還(huan)可(ke)用來制作折疊式水槽(cao)和(he)(he)油箱。
      熱風循環彈性體加三色 02.jpg注塑模件也占用了TPU的很大用量,突出的應用為汽車零部件如檔泥板擴張部分,填板、角板、護罩、儀表板、襯墊和其它產品如滑雪靴,工業輪胎,齒輪,女鞋跟。汽車車體部件不用底漆就可以噴漆或金屬化。但在汽車發動機罩下面的應用卻受到了限制,因為該部份需要耐高溫,但改性的品級可滿足要求,并正在應用。          TPUS還逐漸與其它的高聚物生成塑料合金來提高使用性能,例如與PVC的共混物,當TPU的摻入量達到 20%時,產品的性能就可提高40%,可用于集裝箱包裝材料,水床床墊,鞋底等;與SAN和PC的共混物,可增加產品硬度超過邵氏D80,還提高了模塑固化時間和脫模時間;與ABS的共混物改善了產品的屈撓性和耐磨性能。


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