Introducción al TPU

El elastómero de poliuretano termoplástico, abreviado como TPU, también conocido como termoplástico de PU, es un copolímero de bloque lineal compuesto de un segmento blando de poliol oligómero y un segmento duro de extensor de cadena de diisocianato.

La molécula de TPU contiene grupos -NH-COO-, muchas de sus características dependen del tipo de dioles de cadena larga, se puede agregar su dureza con segmentos duros para hacer la proporción para ajustar su envejecimiento ligero para mejorar el estabilizador de luz. pero también depende de que el isocianato sea aromático o alifático.

Diferencia entre alifáticos y aromáticos

Los isocianatos aromáticos se utilizan cuando no les importa la decoloración oxidativa provocada por la luz ultravioleta. Los recubrimientos de poliuretano preparados a partir de poliisocianatos aromáticos son susceptibles a la oxidación y, por lo tanto, es más probable que se degraden bajo la luz solar directa.

Por el contrario, los isocianatos alifáticos se utilizan principalmente para fabricar recubrimientos fotoestabilizados. Estos productos se utilizan donde definitivamente se requiere estabilización a la luz ultravioleta o la luz solar, como en capas transparentes para automóviles y muchas formulaciones a base de agua.

Isocianatos alifáticos

Los poliisocianatos alifáticos proporcionan recubrimientos de poliuretano con una excelente resistencia química y buena resistencia al envejecimiento. Debido a la ausencia de grupos fenilo, el uso de isocianatos alifáticos garantiza una adhesión duradera en condiciones adversas.

isocianatos aromáticos

En comparación con los derivados alifáticos, los derivados de estos dos grupos de productos hacen que los recubrimientos sean menos resistentes al envejecimiento (amarilleo) y menos resistentes a los productos químicos (especialmente una menor resistencia a los álcalis). Por ello, los poliisocianatos aromáticos se utilizan principalmente en aplicaciones interiores (revestimientos de suelos, revestimientos de tanques, etc.) o como imprimaciones. Incluso las imprimaciones se utilizan cada vez menos en el sector automotriz porque el amarillamiento de la imprimación afecta el color de la capa superior y provoca el desprendimiento de las capas intermedias.

En general, los poliisocianatos aromáticos no se utilizan principalmente en recubrimientos. Por ejemplo, el 80 % de los productos TDI se utilizan para fabricar espuma blanda, mientras que el 65 % de los productos MDI se utilizan para fabricar espuma dura.

Diferenciasentre TPU tipo poliéter y TPU tipo poliéster

La sección blanda de TPU puede utilizar una variedad de polialcoholes, que pueden clasificarse ampliamente en sistemas de poliéter y poliéster.

Tipo poliéter (éter): alta resistencia, resistencia a la hidrólisis y alta resiliencia, buen rendimiento a bajas temperaturas.

Tipo poliéster (Éster): mejores propiedades de tracción, propiedades de flexión, resistencia al desgaste y resistencia a disolventes y resistencia a temperaturas más altas.

Las diferencias en la suavidad de las propiedades del material son las siguientes.

Resistencia a la tracción - Poliéster Poliéter
Resistencia al desgarro -- Poliéster Poliéter
Resistencia a la abrasión -- Poliéster Poliéter
Resistencia química -- Poliéster Poliéter
Evaporación de humedad -- Poliéster < Poliéter
Impacto a baja temperatura - Poliéster < Poliéter

Transparencia -- Poliéster Poliéter
Resistencia a las bacterias - Poliéster < Poliéter

Seis diferencias

1. Producción de materias primas y diferencias de formulación

(1) Las materias primas para la producción de TPU de tipo poliéter son principalmente diisocianato de 4-4'-difenilmetano (MDI), politetrahidrofurano (PTMEG), 1,4-butanodiol (BDO), de los cuales la cantidad de MDI es aproximadamente 40 %, PTMEG representa alrededor del 40%, BDO alrededor del 20%.

(2) Las materias primas de producción de TPU de tipo poliéster son principalmente diisocianato de 4-4'-difenilmetano (MDI), 1,4-butanodiol (BDO) y ácido adípico (AA), de los cuales la cantidad de MDI es aproximadamente el 40 %. , AA representa aproximadamente el 35%, BDO representa aproximadamente el 25%.

2. Distribución e influencia de la masa molecular

La distribución de masa molecular relativa del poliéter sigue la ecuación de probabilidad de Poisson y la distribución de masa molecular relativa es más estrecha; mientras que la distribución de masa molecular relativa del poliéster diol obedece a la distribución de probabilidad de Flory, y la distribución de masa molecular relativa es más amplia.

El peso molecular del segmento blando influye en las propiedades mecánicas del poliuretano. En términos generales, suponiendo que el peso molecular del poliuretano sea el mismo, la resistencia del poliuretano aumenta con el aumento del peso molecular del poliéster diol si su segmento blando es poliéster; la resistencia del poliuretano disminuye con el aumento del peso molecular del poliéter diol si su segmento blando es poliéter, aunque la tasa de alargamiento aumenta. Esto se debe a que el segmento blando de tipo poliéster en sí es más polar, el peso molecular es grande y la estructura de alta regularidad es favorable para mejorar la resistencia, mientras que el segmento blando de poliéter es menos polar, si el peso molecular aumenta. , el contenido relativo del segmento duro de poliuretano disminuye, la fuerza de la disminución.

3. Comparación de propiedades mecánicas

Poliéter, poliéster y otros polioles oligoméricos forman los segmentos blandos. Los segmentos blandos constituyen la mayor parte del poliuretano y las propiedades de los poliuretanos preparados a partir de diferentes polioles y diisocianatos oligómeros varían. Poliéster polar como segmento blando del elastómero de poliuretano y espuma obtenida por las propiedades mecánicas del mejor. Debido a que el poliéster hecho de poliuretano que contiene un grupo éster polar, este tipo de poliuretano interno no solo entre la sección dura puede formar enlaces de hidrógeno, y la sección blanda del grupo polar también puede ser parte de la sección dura del grupo polar para formar hidrógeno. Unión, de modo que la fase dura pueda distribuirse más uniformemente en la fase blanda, para desempeñar el papel de punto de reticulación. A temperatura ambiente, ciertos poliésteres pueden formar segmentos blandos que cristalizan y afectan el desempeño del poliuretano. Los poliuretanos de tipo poliéster tienen mayor resistencia, resistencia al aceite y estabilidad termooxidativa que los de tipo poliéter PPG, pero tienen una resistencia a la hidrólisis más pobre que los de tipo poliéter.

4. Comparación de la estabilidad hidrolítica

La resistencia a la hidrólisis del poliéster éster tipo TPU mejora después de la protección con carbodiimida. El poliéter éster tipo TPU y el poliéter tipo TPU tienen la mejor resistencia a la hidrólisis a altas temperaturas.

Los poliésteres son susceptibles a fracturarse por las moléculas de agua y el ácido generado por la hidrólisis cataliza una mayor hidrólisis del poliéster. El tipo de poliéster tiene cierta influencia sobre las propiedades físicas y la resistencia al agua de los elastómeros. Con el aumento del número de grupos metileno en la materia prima de poliéster diol, aumenta la resistencia al agua de los elastómeros de poliuretano a base de poliéster producidos. La resistencia al agua también es mejor con un menor contenido de grupos éster. De manera similar, la resistencia al agua de los elastómeros de poliuretano producidos a partir de poliésteres sintetizados con ácidos dibásicos de cadena larga es mejor que la de los poliuretanos a base de poliéster con ácidos dibásicos de cadena corta.

5. Comparación de resistencia microbiana

Los TPU blandos de tipo poliéster pueden ser atacados por microorganismos en contacto prolongado con suelo húmedo, mientras que los TPU blandos o rígidos de tipo poliéter, así como los TPU de tipo poliéter o los TPU rígidos, generalmente no son atacados por microorganismos.

6. Comparación de precios

Los elastómeros de poliéster poliuretano son mucho más caros que los elastómeros de poliéster poliuretano, principalmente debido a las siguientes razones:

(1) Los elastómeros de poliéter poliuretano tienen buena resistencia a la hidrólisis, resistencia a bajas temperaturas y resistencia a la flexión.

â¡ La composición de la sección blanda de TPU de poliéter polioles y poliéster polioles en comparación con la producción de materias primas, el precio es más alto.

(iii) El proceso de producción de poliéter poliol es mucho más complicado que el del poliéster poliol.

(4) Es difícil controlar las condiciones del proceso en el proceso de reacción de poliéter polioles.

⤠En la producción de poliéter polioles, los requisitos para el equipo de producción son mayores y, al mismo tiempo, se debe prestar atención a tomar ciertas medidas de protección en el proceso de producción.

Comparación diferencial de procesos

1. Secado

Como sabemos, el poliuretano es un polímero polar y absorbe lentamente la humedad cuando se expone al aire. Con los pellets de TPU que absorben la humedad, se derriten el procesamiento de moldeo, la vaporización del agua a la temperatura de procesamiento, lo que hace que la superficie del producto no sea lisa, las burbujas internas y las propiedades físicas se reducen, por lo que para garantizar el rendimiento del producto y evitar las burbujas causadas por La vaporización del agua durante el procesamiento de la masa fundida, antes del procesamiento del TPU, generalmente requiere secar los gránulos.

Hemos analizado en la comparación anterior de la estabilidad hidrolítica del éster y éter de TPU, porque el poliéster es susceptible a las moléculas de agua y a la fractura, y la hidrólisis del ácido generado puede catalizar la hidrólisis adicional del poliéster, generalmente, en las mismas condiciones, poliéster El contenido de agua del TPU que del poliéter TPU es mucho mayor, por lo que en el proceso de secado se debe tener especial cuidado con el poliéster TPU, preste atención a su secado completo y controle estrictamente las condiciones de secado. Las condiciones de secado deben controlarse estrictamente,

2. Etapa de presurización

El polímero fundido en el moldeo por inyección, ya sea en la etapa de premoldeo o en la etapa de inyección, la masa fundida debe estar sujeta a la presión estática interna y a la presión dinámica externa de la acción conjunta. En la etapa de presión de mantenimiento, el polímero fundido se someterá a alta presión, bajo esta presión, el volumen libre entre los segmentos de la cadena molecular se comprimirá, debido a la reducción del volumen libre entre las cadenas moleculares, la proximidad de los segmentos de la cadena molecular grandes, por lo que que las fuerzas intermoleculares para fortalecer el rendimiento del aumento de la viscosidad, además, debido a que la energía de cohesión del enlace éter del éter TPU es menor, las barreras rotacionales del enlace son pequeñas, lo que resulta en la mejora de la cadena molecular de los segmentos de cadena compactos de el papel del más pequeño, por lo que en la compresión, el desplazamiento relativo de la cadena molecular es mayor, por lo que el rendimiento de la viscosidad puede cambiar en un amplio rango. Además, debido a que la cadena molecular del poliéter TPU en comparación con el poliéster TPU es mucho más suave, por lo que su deformación permanente es más difícil de formar, por lo que en el proceso de procesamiento del poliéter TPU para mantener la presión, en comparación con el poliéster TPU, el poliéter TPU para controlar una mayor duración. tiempo de espera.

3. Tiempo de procesamiento

Como en general, el peso molecular aumenta de modo que el segmento de la cadena molecular se alarga, cuanto más lento es el centro de gravedad de la cadena molecular, más lento es el desplazamiento relativo entre el segmento de la cadena compensado, más oportunidades, la flexibilidad molecular de la cadena larga aumenta , el aumento de los puntos de entrelazamiento, la cadena de disociación y las dificultades de deslizamiento, de modo que aumenta la resistencia del proceso de flujo y aumenta la necesidad de tiempo y energía, lo que muestra la viscosidad de la sensibilidad al corte. Por lo general, el poliéster TPU es mayor que la masa molecular del poliéter TPU, por lo que el tiempo necesario para su procesamiento y moldeado será mayor.

4. Temperatura de procesamiento

Como resultado del poliéster TPU, por regla general, en comparación con el poliéter TPU, la distribución de masa molecular es más amplia, por lo que su temperatura de procesamiento es más alta. Debido a que el enlace nitrógeno-oxígeno del poliéter TPU es más fácil de romper, necesita una temperatura relativamente baja para realizar su procesamiento.

5. Presión

Debido a que el poliéster TPU tiene una gran energía de cohesión molecular, el enlace nitrógeno-oxígeno en su estructura molecular también es difícil de romper, por lo que su procesamiento requiere altas temperaturas y presión para romper el enlace molecular.

6. Enfriamiento

Debido a que el poliéster TPU tiene una gran fricción interna y una gran cohesión molecular, es difícil enfriarlo incluso si vuelve a su estado normal, por lo que necesita un tiempo de enfriamiento más largo.

7. fluidez

Debido al poliéter TPU, la energía de cohesión del enlace éter es menor, las barreras rotacionales del enlace son más pequeñas, con el aumento en la masa molecular relativa del poliéter, la cadena es más flexible, su cadena molecular tiene un alto grado de flexibilidad, por lo que muestra buena movilidad, mientras que el poliéster TPU es un poco inferior.

Xiamen LFT Composite Plastic Co., Ltd.

Xiamen LFT Composite Plastic Co., LTD se estableció en 2009 y es una marca mundial de proveedores de materiales termoplásticos reforzados con fibra larga que integra investigación y desarrollo de productos (I+D), producción y marketing de ventas. Nuestros productos LFT han pasado la certificación del sistema ISO9001 y 16949 y han obtenido muchas marcas comerciales y patentes nacionales, que cubren los campos de la automoción, piezas militares y armas de fuego, aeroespacial, nuevas energías, equipos médicos, energía eólica, equipos deportivos, etc.