Mis onTermoplastilise polüuretaani (TPU) struktuur?
Termoplastiline polüuretaan (TPU) on lineaarne segmenteeritud plokk -kopolümeer, mis koosneb vahelduvatest pehmetest ja kõvadest segmentidest. See ainulaadne molekulaarne arhitektuur võimaldab TPU -l ühendada kummi paindlikkuse ja elastsuse termoplastidele tüüpilise töötlemise lihtsusega. Selle tulemusel on TPU -st saanud väga mitmekülgne materjal, mida kasutatakse rakendustes alates tööstuslikest komponentidest ja meditsiiniseadmetest kuni jalatsite ja autotööstuse osadeni.
TPU kõvad segmendid moodustuvad diisotsüanaadi kõige sagedamini reageerimise kaudu, tavaliselt 4,4'-difenüümmetaandiisotsüanaadi (MDI) kaudu-lühikese ahelaga DIOL-iga, näiteks 1,4-butanediool, mida nimetatakse ahela laiendajaks. Pehmed segmendid koosnevad seevastu pika ahelaga polüoolidest nagu polüethers või polüestrid. Need pehmed segmendid ühendavad kõva segmente ning pakuvad paindlikkust ja elastsust.
Kõvad segmendid toimivad füüsiliste ristsidumispunktidena ja vastutavad TPU mehaanilise tugevuse, termilise stabiilsuse ja kulumiskindluse eest. Seevastu pehmed segmendid moodustavad painduva maatriksi, mis annab TPU -le elastse käitumise ja võimaldab tal toimida hästi dünaamilise stressi all. Nende kahte tüüpi segmentide vaheline koosmõju annab materjali, mis on nii karm kui ka paindlik.
Polaarsuse, kristallilisuse ja sulamispunktide erinevuste tõttu on kõva ja pehmed segmendid toatemperatuuril kokkusobimatud, mis põhjustab mikrofaasi eraldamist. See faasi eraldatud morfoloogia on TPU jõudluse jaoks kriitilise tähtsusega. Kõvad segmendid kipuvad kristalliseeruma ja moodustama erinevad domeenid pehmes, amorfses maatriksis, tugevdades materjali ilma keemilise ristsidumise vajaduseta.
Kui TPU kuumutatakse kõvade segmentide sulamistemperatuurist kõrgemal, muutub see viskoosseks, homogeenseks sulaks, mida saab töödelda tavapäraste termoplastiliste tehnikate abil, näiteks ekstrusioon, sissepritsevormimine ja puhumisvormimine. Jahutamisel toimub faasi eraldamine uuesti ja materjal taastab oma tahke struktuuri ja elastsed omadused.
Termoplastilisuse saavutamiseks on oluline, et kõigi komponentide-prepolümeeride ja monomeeride keskmine funktsionaalsus on ligi 2,00. See tagab lineaarsete kõrge molekulmassiga ahelate moodustumise minimaalse hargnemise või püsiva ristsidumisega. Selles struktuuris määravad pehmed segmendid elastsuse, kõvad segmendid pakuvad aga pöörduvaid füüsilisi ristsidemeid, toimides sarnaselt täite- või tugevduspunktidena polümeermaatriksis.