Termoplastiline polüuretaan (TPU) on teatud tüüpi polüuretaan, mida saab soojuse teel plastifitseerida ja lahustite abil lahustada. Võrreldes fretaeritava polüuretaani ja valatud polüuretaaniga, on TPU keemilises struktuuris keemilise ristsidumise vähene ja selle molekulaarsed ahelad on sisuliselt lineaarsed. Kuid see sisaldab teatud arvu füüsilisi ristsidemeid.
Füüsikalise ristsidumise kontseptsiooni tegi esmakordselt välja Schollenberger CS 1958. aastal. See viitab pöörduvate ühenduspunktidele, mis esinevad lineaarsete polüuretaani molekulaarsete ahelate vahel soojuse või lahustitega kokkupuutel. Need punktid ei ole keemilised ristsidemed, vaid need käituvad nagu nemad. Tänu neile füüsilistele ristsidemetele moodustab polüuretaan mitmefaasilise morfoloogia. Polüuretaanis olevad vesiniksidemed tugevdavad seda struktuuri ja suurendavad selle vastupidavust niiskusele.
Millised on polüuretaani TPU klassifikatsioonid?
Kuna me teame nüüd, mis on termoplastiline polüuretaan, vaatame selle klassifikatsioone. Sõltuvalt erinevatest kriteeriumidest võib TPU jagada erinevatesse kategooriatesse.
Näiteks:
Pehme segmendi struktuuri põhjal saab TPU klassifitseerida polüesteripõhisteks, polüetripõhisteks ja polübutadieenipõhisteks tüüpideks, mis sisaldavad vastavalt estrirühmi, eetri rühmi või butadieenirühmi.
Kõvasegmendi struktuuri põhjal on olemas polüuretaanitüübid ja polüuretaan-urea tüübid, mis on moodustatud diooli- või diamiiniahela pikendustega.
Kõige tavalisem klassifikatsioon on polüesterpõhine ja polüetripõhine TPU.
Edasiste klassifikatsioonide hulka kuulub:
Põhineb ristsidumisel: puhtalt termoplastiline (lineaarsed, ristsidemed) ja pooltermoplastilised (väiksemate ristsidemete, näiteks uree-urea sidemetega).
Lõppkasutusrakenduste põhjal: kohandatud osad (erinevad mehaanilised komponendid), torud (kestad, vardad), kiled (lehed ja taldrikud), samuti liimid, katted ja kiud.
Kuidas sünteesitakse polüuretaan TPU?
Ehkki TPU on paljudes kategooriates, kuuluvad nad kõik polüuretaani perekonna alla molekulaarsel tasemel. Kuidas siis TPU sünteesitakse?
Erinevate sünteesiprotsesside kohaselt toodetakse TPU peamiselt hulgipolümerisatsiooni või lahuse polümerisatsiooni kaudu.
Bulk polümerisatsioonis on kaks peamist meetodit:
Prepolymeeri meetod: Diisotsüanaadid reageerivad kõigepealt makrodioolidega, millele järgneb ahela pikenduste lisamine TPU tootmiseks.
Ühe laske meetod: makrodioolid, diisotsüanaadid ja ahela pikendused on kõik segatud ja reageeritakse samaaegselt, moodustades TPU.
Lahuse polümerisatsioonis lahustatakse diisotsüanaadid kõigepealt lahustis, seejärel lisatakse makrodioolidel ja lastakse reageerida ning lõpuks tutvustatakse ahela pikendusi TPU tootmiseks.
Pehmete segmentide tüüp, molekulmass, kõvade või pehmete segmentide sisaldus ja TPU agregatsiooniseisund mõjutavad kõik selle tihedust, mis ulatub tavaliselt vahemikus 1,10 kuni 1,25, näidates olulist erinevust teistest kummidest ja plastidest. Samal kõvadusel on polüetripõhisel TPU-l tavaliselt tihedus kui polüesteril põhineval TPU-l.
Kuidas töödeldakse polüuretaan TPU?
Pärast sünteesimist tuleb TPU graanuleid erinevate meetodite abil töödelda lõpptoodeteks, peamiselt sulatada töötlemine ja lahenduste töötlemine.
Sulatamis töötlemine kasutab tavalisi plastist töötlemise tehnikaid, näiteks liitmine, kalendmine, ekstrusioon, puhumisvormimine ja vormimine (sealhulgas sissepritsevormimine, survelvormimine, ülekandevormimine ja tsentrifugaalvormimine).
Lahuse töötlemine hõlmab TPU graanulite lahustamist lahustites või polümeerimist otse lahustis, et luua lahus, mida seejärel kasutatakse katmiseks, ketrus ja muude protsesside jaoks.
Elastomeerne TPU ei vaja üldiselt vulkaniseerimist, mis lühendab tootmistsüklit ja võimaldab jäätmematerjalide ringlussevõttu.