Thermoplastische polyurethanen, ook bekend als TPU's, zijn een unieke categorie plastic gecreëerd via polyadditionreacties tussen diisocyanaten en een of meer diols.
De term thermoplastisch verwijst naar een materiaal dat buigzaam en kneedbaar wordt bij het verwarmen en stolt bij het koelen. Thermoplastische materialen kunnen meerdere keren worden gesmolten en gevormd en kunnen vele keren worden opnieuw verwerkt zonder de structurele integriteit te verliezen.
De term polyurethaan verwijst naar een nuttig type polymeer samengevoegd door urethaanmonomeren die worden geproduceerd via de reactie van een isocyanaat en een polyol.
Eigenschappen van thermoplastisch polyurethaan
Thermoplastisch polyurethaan combineert de nuttige eigenschappen van polyurethaanproducten met het gebruiksgemak en opwerkingseigenschappen van thermoplastics om een plastic ideaal te vormen voor toepassingen in een breed scala aan velden en industrieën. TPU kan worden geëxtrudeerd of spuitgegoten op conventionele thermoplastische productieapparatuur, waardoor het gemak van productie mogelijk is.
TPU's hebben veel duidelijke voordelen en nuttige eigenschappen, waaronder hun slijtvastheid, elasticiteit, weerstand tegen oliën en vetten bij een breed bereik van temperaturen, impactweerstand en flexibiliteit. TPU is de ideale thermoplastische voor toepassingen met lage temperatuur waar slijtvastheid en flexibiliteit vereist zijn.
Er zijn twee hoofdtypen thermoplastische polyurethanen: op polyester gebaseerde TPU's en op polyether gebaseerde TPU's. De twee soorten TPU's verschillen in hun keuze van het zachte segment van de keten, waarbij TPU's op polyester gebaseerde TPU's traditioneel gebruik maken van polyesters die zijn afgeleid van adipinezuuresters, terwijl op polyether gebaseerde TPU's tetrahydrofuran-ethers gebruiken. De twee soorten TPU's hebben ook iets verschillende eigenschappen die kunnen worden overwogen bij het kiezen van de ideale thermoplast.
Hoe TPU wordt geproduceerd
Thermoplastische urethanen worden geproduceerd door de chemische reactie van een polyol (lange-ketendiol), een diol met korte ketens die werkt als een kettingverlenger en een diisocyanaat. Dit resulteert in een afwisselende keten met substituenten die bekend staan als harde en zachte blokken.
Het kortere, harde blokgedeelte van een TPU bestaat uit de kettingverlenger en het diisocyanaat en fungeert als een rigide, polaire ruggengraat voor het plastic. Dit resulteert in mechanische stijfheid en duurzaamheid. Methyleen diisocyanaat (MDI) is het meest gebruikte diisocyanaat voor TPU's en 1,4-butaandiol (BDO) is de meest gebruikelijke ketenverlenger.
Het harde bloksegment is vaak kristallijn of pseudo-kristallijn, wat resulteert in een driedimensionaal netwerk van verknopingen in het polymeer. Covalente bindingen vormen dit netwerk en leveren een hoge duurzaamheid en weerstand tegen slijtage.
Bij verwarming verdwijnen cross-links, waardoor het vormen en extrusie van TPU's door traditionele productie mogelijk is. Het zachte blokgedeelte bestaat uit de diol met lange ketens en produceert verdere flexibiliteit in de TPU. Door de verhouding van zachte blokken tot harde blokken te variëren of door de identiteit van de blokken te variëren, kunnen de fysieke eigenschappen van de TPU in kwestie worden gewijzigd.