Termoplastik poliüretan (TPU), izosiyanatlar ve hidroksil içeren bileşikler arasındaki adım büyüme polimerizasyon reaksiyonu yoluyla sentezlenen bir poliüretan elastomer sınıfıdır. Temel kimyasal reaksiyon şu şekilde temsil edilebilir:
Rn=c=o + r'-oh ⇌ r-nh-co-or "
Bu reaksiyonda, izosiyanat grubu bir üretan bağlantısı oluşturmak için bir hidroksil grubu ile reaksiyona girer.
Tipik olarak, TPU üç ana bileşen kullanılarak üretilir:
600 ila 4000 arasında değişen ortalama moleküler ağırlıklara sahip uzun zincirli polioller (yumuşak segmentleri oluşturan);
Düşük moleküler ağırlıklı dioller (MW ~ 61-400) olan zincir genişleticiler; Ve
Sert segment öncüleri olarak işlev gören diizosiyanatlar.
TPU'nun yumuşak ve esnekten sert ve yüksek modüllü bağımlıdan büyük ölçüde bu hammaddelerin seçimi ve oranı üzerindeki son özellikleri.
Yumuşak segment malzemeleri
Yumuşak segment esnekliğe, esnekliğe katkıda bulunur ve TPU'nun düşük sıcaklıklardaki performansını ve çözücülere ve ayrışmaya karşı direncini kontrol eder. Bu segmentler genellikle hidroksil ile sonlandırılmış poliesterlerden veya polietlerden yapılır.
Polyesterler daha yaygın olarak kullanılır ve poliadipat, polikaprolakton ve alifatik polikarbonat dioller gibi malzemeleri içerir.
Tipik polietler arasında polipropilen glikol (PPG) ve politetrametilen eter glikol (PTMEG) bulunur. Bazen, hidrolitik direnci, mekanik mukavemet ve elastikiyeti birleştirerek performansı optimize etmek için polyester ve polieter poliollerin bir karışımı kullanılır.
Sert segment malzemeleri
Sert segment diizosiyanatlardan ve kısa zincirli diollerden oluşur. TPU üretiminde en yaygın kullanılan diizosiyanat, yüksek reaktivitesi ve sertliği ile bilinen 4,4'-difenilmetan diizosiyanattır (MDI). Kullanılan diğer diizosiyanatlar, spesifik performans veya işleme ihtiyaçları için seçilen hekzametilen diizosiyanat (HDI) ve 3,3'-dimetil-4,4'-bifenil diizosiyanat (TODI) içerir.
Ortak zincir genişleticileri, sert segmentlerin oluşturulmasına ve mekanik takviyeye katkıda bulunmaya yardımcı olan etilen glikol, 1,4-butandiol, 1,6-heksandiol ve hidrokinon bis (2-hidroksietil) eter gibi düşük moleküler ağırlıklı diollerdir.
Diğer Katkı Maddeleri
Birincil bileşenlere ek olarak, TPU'lar genellikle işlemeyi ve uzun vadeli stabiliteyi arttırmak için çeşitli katkı maddeleri içerir:
Küf salma ajanları, tipik olarak yağ asitleri, silikon veya floropolimer türevleri, demolding'e yardımcı olmak için küçük miktarlarda (%0.1 -%0.2) eklenir.
Stabilizatörler: Aromatik karbodiimidler, hidrolitik bozulmayı azaltmak için özellikle polyester bazlı TPU'larda kullanılır (kütle ile% 1-% 2). Engelli fenoller ve aminler termal oksidasyonla mücadele etmeye yardımcı olur.
Benzotriazol veya benzofenon türevleri gibi UV stabilizatörleri, güneş ışığından sararmayı ve bozulmayı önlemek için genellikle HALS (engellenmiş amin ışık stabilizatörleri) ile birleştirilir.
Dolgular: Kalsiyum karbonat, talk ve silika gibi mineral dolgu maddeleri sertliği artırır veya maliyeti azaltır. Takviye dolgu maddeleri mika, cam lifler ve organik lifler içerir.
Grafit, molibden disülfür, PTFE tozları ve silikon yağlar dahil olmak üzere yağlayıcılar aşınma direncini ve yüzey özelliklerini iyileştirir.
Plastikleştiriciler ayrıca ince ayar esnekliği ve işleme davranışına dahil edilebilir.
Bu esnek formülasyon sistemi TPU'nun en büyük avantajlarından biridir. Kimyayı ve formülasyonu ayarlayarak üreticiler, termoplastik yeniden işlenebilirliği sürdürürken, yumuşak ve elastik filmlerden katı yapısal parçalara kadar belirli performans kriterleri için tasarlanmış TPU notları oluşturabilirler.