Sut mae TPU yn cael ei syntheseiddio?
Mae polywrethan thermoplastig (TPU) yn ddosbarth o elastomers polywrethan a syntheseiddiwyd trwy adwaith polymerization cam twf rhwng isocyanadau a chyfansoddion sy'n cynnwys hydrocsyl. Gellir cynrychioli'r adwaith cemegol sylfaenol fel:
Rn=c=o + r'-oh ⇌ r-nH-co-or '
Yn yr adwaith hwn, mae'r grŵp isocyanate yn adweithio â grŵp hydrocsyl i ffurfio cysylltiad urethane.
Yn nodweddiadol, cynhyrchir TPU gan ddefnyddio tair prif gydran:
Polyolau cadwyn hir gyda phwysau moleciwlaidd cyfartalog yn amrywio o 600 i 4000 (sy'n ffurfio'r segmentau meddal);
Estynwyr cadwyn, sy'n ddeuolau pwysau moleciwlaidd isel (MW ~ 61–400); a
Diisocyanates, sy'n gweithredu fel rhagflaenwyr segment caled.
Priodweddau terfynol tpu-newid o feddal a hyblyg i fod yn anhyblyg ac yn ddi-fodwlws uchel yn dibynnu i raddau helaeth ar ddethol a chymhareb y deunyddiau crai hyn.
Deunyddiau segment meddal
Mae'r segment meddal yn cyfrannu hyblygrwydd, hydwythedd, ac yn rheoli perfformiad TPU ar dymheredd isel, yn ogystal â'i wrthwynebiad i doddyddion a hindreulio. Yn gyffredinol, mae'r segmentau hyn yn cael eu gwneud o polyesters neu bolyethers wedi'u terfynu â hydrocsyl.
Mae polyesters yn cael eu defnyddio'n fwy cyffredin ac yn cynnwys deunyddiau fel polyadipate, polycaprolactone, a deuolau polycarbonad aliffatig.
Mae polyethers nodweddiadol yn cynnwys glycol polypropylen (PPG) a glycol ether polytetramethylene (PTMEG). Weithiau, defnyddir cyfuniad o polyester a polyether polyolau i wneud y gorau o berfformiad trwy gyfuno ymwrthedd hydrolytig, cryfder mecanyddol ac hydwythedd.
Deunyddiau segment caled
Mae'r segment caled yn cael ei ffurfio o diisocyanates a deuawdau cadwyn fer. Y diisocyanate a ddefnyddir fwyaf wrth gynhyrchu TPU yw 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), sy'n adnabyddus am ei adweithedd uchel a'i anhyblygedd. Ymhlith y diisocyanadau eraill a ddefnyddir mae hecsamethylene diisocyanate (HDI) a 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyl diisocyanate (TODI), a ddewiswyd ar gyfer anghenion perfformiad neu brosesu penodol.
Mae estynwyr cadwyn cyffredin yn ddeuawdau pwysau moleciwlaidd isel fel ethylen glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, a bis hydroquinone (2-hydroxyethyl) ether, sy'n helpu i adeiladu'r segmentau caled a chyfrannu at atgyfnerthu mecanyddol.
Ychwanegion eraill
Yn ychwanegol at y prif gydrannau, mae TPUs yn aml yn cynnwys ychwanegion amrywiol i wella prosesu a sefydlogrwydd tymor hir:
Ychwanegir asiantau rhyddhau mowld, deilliadau nodweddiadol o asidau brasterog, silicones, neu fflworopolymerau, mewn symiau bach (0.1%–0.2%) i gynorthwyo dadleoli.
Sefydlogyddion: Defnyddir carbodiimidau aromatig yn enwedig mewn TPUs sy'n seiliedig ar polyester i leihau diraddiad hydrolytig (1% -2% yn ôl màs). Mae ffenolau ac aminau wedi'u rhwystro yn helpu i frwydro yn erbyn ocsidiad thermol.
Mae sefydlogwyr UV, fel deilliadau bensotriazole neu bensophenone, yn aml yn cael eu cyfuno â HALs (sefydlogwyr golau amin wedi'u rhwystro) i atal melynu a diraddio rhag golau haul.
Llenwyr: Mae llenwyr mwynau fel calsiwm carbonad, talc, a silica yn gwella anhyblygedd neu'n lleihau'r gost. Mae llenwyr atgyfnerthu yn cynnwys mica, ffibrau gwydr, a ffibrau organig.
Mae ireidiau, gan gynnwys graffit, disulfide molybdenwm, powdrau PTFE, ac olewau silicon, yn gwella ymwrthedd gwisgo a nodweddion arwyneb.
Gellir ymgorffori plastigyddion hefyd i fireinio hyblygrwydd tiwn ac ymddygiad prosesu.
Mae'r system lunio hyblyg hon yn un o fanteision mwyaf TPU. Trwy addasu'r cemeg a'r fformiwleiddiad, gall gweithgynhyrchwyr greu graddau TPU wedi'u teilwra ar gyfer meini prawf perfformiad penodol sy'n newid o ffilmiau meddal ac elastig i rannau strwythurol anhyblyg-i gyd wrth gynnal ailbrosesu thermoplastig.