في عام 1958، قامت شركة Goodrich Chemical Company (التي أعيدت تسميتها الآن باسم Lubrizol) بتسجيل العلامة التجارية TPU Estane لأول مرة. على مدار الأربعين عامًا الماضية، كان هناك أكثر من 20 اسمًا تجاريًا حول العالم، ولكل علامة تجارية عدة سلاسل من المنتجات. في الوقت الحاضر، تشمل الشركات المصنعة للمواد الخام TPU بشكل أساسي BASF، وCovestro، وLubrizol، وHuntsman Corporation، وWanhua Chemical Group، وShanghai Heng'an، وRuihua، وXuchuan Chemical، وما إلى ذلك.
1 、 فئة TPU
وفقًا لهيكل القطعة الناعمة، يمكن تقسيمها إلى نوع البوليستر، ونوع البولي إيثر، ونوع البيوتادين، والتي تحتوي على التوالي على مجموعة إستر، مجموعة إيثر، أو مجموعة بيوتين.
وفقًا لهيكل القطعة الصلبة، يمكن تقسيمها إلى نوع يوريتان ونوع يوريتان يوريا، والتي يتم الحصول عليها على التوالي من موسعات سلسلة جلايكول الإيثيلين أو موسعات سلسلة ثنائي الأمين. وينقسم التصنيف الشائع إلى نوع البوليستر ونوع البولي إيثر.
وفقا لوجود أو عدم وجود ربط متقاطع، يمكن تقسيمها إلى لدن بالحرارة النقية وشبه لدن بالحرارة.
الأول له بنية خطية نقية ولا توجد روابط متقاطعة. يحتوي الأخير على كمية صغيرة من الروابط المترابطة مثل استر حمض الوفانيك.
وفقًا لاستخدام المنتجات النهائية، يمكن تقسيمها إلى أجزاء مقطعية (عناصر آلة مختلفة)، وأنابيب (أغماد، ومقاطع شريطية)، وأفلام (ألواح، وألواح رفيعة)، ومواد لاصقة، وطلاءات، وألياف، وما إلى ذلك.
2 、 تركيب مادة TPU
ينتمي TPU إلى مادة البولي يوريثين من حيث التركيب الجزيئي. إذن كيف تم الجمع؟
وفقًا لعمليات التوليف المختلفة، يتم تقسيمها بشكل أساسي إلى البلمرة السائبة وبلمرة المحلول.
في البلمرة السائبة، يمكن أيضًا تقسيمها إلى طريقة البلمرة المسبقة وطريقة الخطوة الواحدة بناءً على وجود أو عدم وجود تفاعل مسبق:
تتضمن طريقة البلمرة المسبقة تفاعل ثنائي إيزوسيانات مع ثنائيات جزيئية كبيرة لفترة زمنية معينة قبل إضافة امتداد السلسلة لإنتاج مادة TPU؛
تتضمن الطريقة المكونة من خطوة واحدة خلط وتفاعل الثنائيات الجزيئية الكبيرة وثنائي إيزوسيانات وموسعات السلسلة بشكل متزامن لتكوين مادة TPU.
تتضمن بلمرة المحلول أولًا إذابة ثنائي إيزوسيانات في مذيب، ثم إضافة ثنائيات جزيئية كبيرة للتفاعل لفترة زمنية معينة، وأخيرًا إضافة موسعات السلسلة لتوليد مادة TPU.
يمكن أن يؤثر نوع قطعة TPU الناعمة، والوزن الجزيئي، ومحتوى القطعة الصلبة أو الناعمة، وحالة تجميع TPU على كثافة مادة TPU، بكثافة تبلغ حوالي 1.10-1.25، ولا يوجد فرق كبير مقارنة بالمطاط والبلاستيك الآخر.
في نفس الصلابة، تكون كثافة البولي إيثر من نوع TPU أقل من كثافة البوليستر من نوع TPU.
3 、 معالجة مادة TPU
تتطلب جزيئات TPU عمليات مختلفة لتشكيل المنتج النهائي، وذلك باستخدام طرق الذوبان والحل بشكل أساسي لمعالجة مادة TPU.
معالجة الصهر هي عملية شائعة الاستخدام في صناعة البلاستيك، مثل الخلط، والدرفلة، والبثق، والنفخ، والقولبة؛
معالجة المحاليل هي عملية تحضير محلول عن طريق إذابة الجزيئات في مذيب أو بلمرتها مباشرة في مذيب، ثم طلاءها، وتدويرها، وما إلى ذلك.
المنتج النهائي المصنوع من مادة TPU عمومًا لا يتطلب تفاعل تشابك الفلكنة، والذي يمكن أن يؤدي إلى تقصير دورة الإنتاج وإعادة تدوير مواد النفايات.
4 、 أداء TPU
يتميز TPU بمعامل عالي، وقوة عالية، واستطالة ومرونة عالية، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومقاومة الزيت، ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة الشيخوخة.
قوة الشد العالية، الاستطالة العالية، ومعدل التشوه الدائم للضغط على المدى الطويل كلها مزايا مهمة لـ TPU.
سوف يشرح XiaoU بشكل أساسي الخواص الميكانيكية للـ TPU من جوانب مثل قوة الشد والاستطالة، والمرونة، والصلابة، وما إلى ذلك.
قوة الشد العالية والاستطالة العالية
يتمتع TPU بقوة شد واستطالة ممتازة. من البيانات الموجودة في الشكل أدناه، يمكننا أن نرى أن قوة الشد والاستطالة لنوع البولي إيثر TPU أفضل بكثير من تلك الموجودة في البلاستيك والمطاط من البولي فينيل كلورايد.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يلبي TPU متطلبات صناعة المواد الغذائية مع القليل من الإضافات أو عدم إضافتها أثناء المعالجة، وهو أمر يصعب أيضًا تحقيقه على مواد أخرى مثل PVC والمطاط.
المرونة حساسة للغاية لدرجة الحرارة
تشير مرونة مادة TPU إلى الدرجة التي يتعافى بها سريعًا إلى حالته الأصلية بعد تخفيف إجهاد التشوه، ويتم التعبير عنها كطاقة استرداد، وهي نسبة عمل تراجع التشوه إلى العمل المطلوب لإنتاج التشوه. إنها وظيفة المعامل الديناميكي والاحتكاك الداخلي لجسم مرن وحساس جدًا لدرجة الحرارة.
يتناقص الارتداد مع انخفاض درجة الحرارة حتى درجة حرارة معينة، وتزداد المرونة بسرعة مرة أخرى. درجة الحرارة هذه هي درجة حرارة تبلور الجزء الناعم، والتي يتم تحديدها من خلال بنية الديول الجزيئي. نوع البولي إيثر TPU أقل من نوع البوليستر TPU. عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التبلور، يصبح المطاط الصناعي قاسيًا جدًا ويفقد مرونته. لذلك، فإن المرونة تشبه الارتداد من سطح المعدن الصلب.
نطاق الصلابة هو Shore A60-D80
الصلابة هي مؤشر على قدرة المادة على مقاومة التشوه والخدش والخدش.
عادةً ما يتم قياس صلابة مادة TPU باستخدام أجهزة اختبار صلابة Shore A وShore D، حيث يستخدم Shore A لوحدات TPU الأكثر ليونة وShore D المستخدم لوحدات TPU الأكثر صلابة.
يمكن تعديل صلابة مادة TPU عن طريق ضبط نسبة أجزاء السلسلة الناعمة والصلبة. ولذلك، يتمتع TPU بنطاق صلابة واسع نسبيًا، يتراوح من Shore A60-D80، ويغطي صلابة المطاط والبلاستيك، ويتمتع بمرونة عالية في جميع أنحاء نطاق الصلابة بأكمله.
مع تغير الصلابة، قد تتغير بعض خصائص مادة TPU. على سبيل المثال، زيادة صلابة مادة TPU ستؤدي إلى تغييرات في الأداء مثل زيادة معامل الشد وقوة التمزق، وزيادة الصلابة وضغط الضغط (سعة الحمولة)، وانخفاض الاستطالة، وزيادة الكثافة وتوليد الحرارة الديناميكية، وزيادة المقاومة البيئية.
5 、 تطبيق TPU
باعتبارها مادة مطاطية ممتازة، فإن مادة TPU لديها مجموعة واسعة من اتجاهات المنتجات النهائية وتستخدم على نطاق واسع في الضروريات اليومية والسلع الرياضية ولعب الأطفال ومواد الديكور وغيرها من المجالات.
مواد الأحذية
يستخدم مادة TPU بشكل أساسي لمواد الأحذية نظرًا لمرونتها الممتازة ومقاومتها للتآكل. تعتبر منتجات الأحذية التي تحتوي على مادة TPU أكثر راحة في الارتداء من منتجات الأحذية العادية، لذلك يتم استخدامها على نطاق أوسع في منتجات الأحذية الراقية، وخاصة بعض الأحذية الرياضية والأحذية غير الرسمية.
خرطوم
نظرًا لنعومتها، وقوة الشد الجيدة، وقوة التأثير، ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة، يتم استخدام خراطيم TPU على نطاق واسع في الصين كخراطيم الغاز والنفط للمعدات الميكانيكية مثل الطائرات والدبابات والسيارات والدراجات النارية وأدوات الآلات.
كابل
يوفر TPU مقاومة للتمزق، ومقاومة التآكل، وخصائص الانحناء، مع كون مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة هي المفتاح لأداء الكابل. لذلك، في السوق الصينية، تستخدم الكابلات المتقدمة مثل كابلات التحكم وكابلات الطاقة مادة TPU لحماية مواد الطلاء لتصميمات الكابلات المعقدة، وأصبحت تطبيقاتها واسعة الانتشار بشكل متزايد.
الأجهزة الطبية
مادة TPU هي مادة بديلة آمنة ومستقرة وعالية الجودة من مادة PVC، والتي لن تحتوي على الفثالات وغيرها من المواد الكيميائية الضارة، وسوف تنتقل إلى الدم أو السوائل الأخرى في القسطرة الطبية أو الحقيبة الطبية لتسبب آثار جانبية. وهو أيضًا عبارة عن مادة TPU من فئة البثق ودرجة الحقن تم تطويرها خصيصًا.
فيلم
فيلم TPU عبارة عن طبقة رقيقة مصنوعة من مادة TPU الحبيبية من خلال عمليات خاصة مثل الدرفلة، والصب، والنفخ، والطلاء. نظرًا لقوتها العالية، ومقاومة التآكل، والمرونة الجيدة، ومقاومة الطقس، فإن أفلام TPU تستخدم على نطاق واسع في الصناعات، ومواد الأحذية، وتركيب الملابس، والسيارات، والكيميائية، والإلكترونية، والطبية، وغيرها من المجالات.
وقت النشر: 05 فبراير 2020