Hvad erStruktur af termoplastisk polyurethan (TPU)?
Termoplastisk polyurethan (TPU) er en lineær segmenteret blokcopolymer sammensat af vekslende bløde og hårde segmenter. Denne unikke molekylære arkitektur giver TPU mulighed for at kombinere fleksibiliteten og elasticiteten af gummi med let at forarbejdes typisk for termoplast. Som et resultat er TPU blevet et meget alsidigt materiale, der bruges i applikationer, der spænder fra industrielle komponenter og medicinsk udstyr til fodtøj og bildele.
De hårde segmenter i TPU dannes gennem reaktionen af et diisocyanat-mest 4,4'-diphenylmethan-diisocyanat (MDI) -med en kortkædede diol, såsom 1,4-butandanediol, kendt som en kædeforlænger. På den anden side består de bløde segmenter af langkædede polyoler som polyethere eller polyestere. Disse bløde segmenter forbinder de hårde segmenter og giver fleksibilitet og elasticitet.
Hårdt segmenter fungerer som fysiske tværbindingspunkter og er ansvarlige for TPU's mekaniske styrke, termisk stabilitet og slidbestandighed. I modsætning hertil danner bløde segmenter den fleksible matrix, der giver TPU sin elastiske opførsel og giver den mulighed for at fungere godt under dynamisk stress. Samspillet mellem disse to typer segmenter resulterer i et materiale, der er både hårdt og fleksibelt.
På grund af forskelle i polaritet, krystallinitet og smeltepunkter er de hårde og bløde segmenter uforenelige ved stuetemperatur, hvilket forårsager mikrofaseseparation. Denne fase-adskilte morfologi er kritisk for TPU's præstation. De hårde segmenter har en tendens til at krystallisere og danne forskellige domæner inden for den bløde, amorfe matrix, hvilket styrker materialet uden behov for kemisk tværbinding.
Når TPU opvarmes over smeltepunktet for de hårde segmenter, bliver det en viskøs, homogen smelte, som kan behandles ved hjælp af konventionelle termoplastiske teknikker såsom ekstrudering, injektionsstøbning og blæsestøbning. Ved afkøling forekommer faseseparation igen, og materialet genvinder sin faste struktur og elastiske egenskaber.
For at opnå termoplasticitet er det vigtigt, at den gennemsnitlige funktionalitet af alle komponenter-prepolymerer og monomerer-er tæt på 2,00. Dette sikrer dannelsen af lineære kæder med høj molekylvægt med minimal forgrening eller permanent tværbinding. I denne struktur bestemmer de bløde segmenter elasticitet, mens de hårde segmenter giver reversible fysiske tværbindinger, der fungerer meget som fyldstof eller forstærkningspunkter inden for polymermatrixen.