Thermoplastisch polyurethaan (TPU) is een type polyurethaan dat kan worden geplastd door warmte en opgelost door oplosmiddelen. Vergeleken met machtigbaar polyurethaan en gegoten polyurethaan, heeft TPU weinig tot geen chemische verknoping in zijn chemische structuur en zijn moleculaire ketens in wezen lineair. Het bevat echter een bepaald aantal fysieke verknopingen.
Het concept van fysiek verknoping werd voor het eerst voorgesteld door Schollenberger CS in 1958. Het verwijst naar de omkeerbare "verbindingspunten" die bestaan tussen lineaire polyurethaanmoleculaire ketens bij blootstelling aan warmte of oplosmiddelen. Deze punten zijn geen chemische crosslinks, maar ze werken zoals zij. Dankzij deze fysieke crosslinks vormt polyurethaan een meerfase morfologie. De waterstofbindingen in polyurethaan versterken deze structuur en verbeteren de weerstand tegen vochtigheid.
Wat zijn de classificaties van polyurethaan TPU?
Omdat we nu weten wat thermoplastisch polyurethaan is, laten we eens kijken naar de classificaties. Afhankelijk van verschillende criteria kan TPU worden onderverdeeld in verschillende categorieën.
Bijvoorbeeld:
Op basis van de zachte segmentstructuur kan TPU worden ingedeeld in op polyester gebaseerde, op polyether gebaseerde en polybutadieen gebaseerde types, met respectievelijk estergroepen, ethergroepen of butadieengroepen.
Op basis van de structuur van de harde segment zijn er polyurethaantypen en polyurethaan-ureu-typen, gevormd met diol- of diamineketenverlengers.
De meest voorkomende classificatie is op polyester gebaseerde en polyether-gebaseerde TPU.
Verdere classificaties omvatten:
Gebaseerd op crosslinking: puur thermoplastisch (lineair, geen crosslinks) en semi-thermoplastisch (met kleine verknopingen zoals urethaan-ureu bindingen).
Gebaseerd op toepassingen voor eindgebruik: aangepaste onderdelen (verschillende mechanische componenten), slangen (omhulsels, staven), films (vellen en platen), evenals lijmen, coatings en vezels.
Hoe wordt polyurethaan TPU gesynthetiseerd?
Hoewel TPU in vele categorieën komt, vallen ze allemaal onder de polyurethaanfamilie op moleculair niveau. Dus hoe wordt TPU gesynthetiseerd?
Volgens verschillende syntheseprocessen wordt TPU voornamelijk geproduceerd door bulkpolymerisatie of oplossingspolymerisatie.
In bulkpolymerisatie zijn er twee hoofdmethoden:
Prepolymer -methode: diisocyanaten reageren eerst met macrodiols, gevolgd door de toevoeging van kettingverlengers om TPU te produceren.
One-shot methode: macrodiols, diisocyanaten en kettingverlengers zijn allemaal gemengd en tegelijkertijd gereageerd om TPU te vormen.
Bij oplossingspolymerisatie worden diisocyanaten eerst opgelost in een oplosmiddel, waarna macrodiols worden toegevoegd en worden toegestaan om te reageren, en uiteindelijk worden kettingverlengers geïntroduceerd om TPU te produceren.
Het type zachte segmenten, molecuulgewicht, gehalte aan harde of zachte segmenten en de aggregatietoestand van TPU zal allemaal zijn dichtheid beïnvloeden, die in het algemeen varieert van 1,10 tot 1,25, wat geen significant verschil vertoont met andere rubbers en kunststoffen. Bij dezelfde hardheid heeft op polyether gebaseerde TPU meestal een lagere dichtheid dan op polyester gebaseerde TPU.
Hoe wordt polyurethaan TPU verwerkt?
Eenmaal gesynthetiseerd, moeten TPU -pellets worden verwerkt tot eindproducten met behulp van verschillende methoden, voornamelijk smeltverwerking en oplossingsverwerking.
Smeltverwerking maakt gebruik van gemeenschappelijke plastic verwerkingstechnieken zoals samenstelling, kalenden, extrusie, blaasvorming en gieten (inclusief spuitgieten, compressiegolven, overdrachtsvorming en centrifugaalgolven).
Oplossingsverwerking omvat het oplossen van TPU -pellets in oplosmiddelen of die rechtstreeks in het oplosmiddel polymeriseren om een oplossing te creëren, die vervolgens wordt gebruikt voor coating, spinnen en andere processen.
Elastomere TPU vereist over het algemeen geen vulkanisatie, die de productiecycli verkort en recycling van afvalstoffen mogelijk maakt.