الفرق بين نوع البولي إيثر TPU ونوع البوليستر

الفرق بيننوع البولي إيثر TPUونوع البوليستر

يمكن تقسيم مادة البولي يوريثان الحراري (TPU) إلى نوعين: نوع البولي إيثر ونوع البوليستر. ويتم اختيار النوع المناسب وفقًا لمتطلبات استخدام المنتج. فعلى سبيل المثال، إذا كانت متطلبات مقاومة التحلل المائي عالية نسبيًا، فإن نوع البولي إيثر من مادة TPU يُعدّ أكثر ملاءمة من نوع البوليستر.

لذا دعونا نتحدث اليوم عن الاختلافات بيننوع البولي إيثر TPUونوع البوليستر TPUوكيفية التمييز بينها؟ سيتناول ما يلي أربعة جوانب: الاختلافات في المواد الخام، والاختلافات الهيكلية، ومقارنات الأداء، وطرق التحديد.

1- الاختلافات في المواد الخام

أعتقد أن الكثير من الناس يعرفون مفهوم اللدائن الحرارية المرنة، والتي تتميز ببنية تحتوي على أجزاء لينة وصلبة على التوالي، لإضفاء المرونة والصلابة على المادة.

يحتوي البولي يوريثين الحراري (TPU) على سلاسل مرنة وصلبة، ويكمن الفرق بين نوع البولي إيثر ونوع البوليستر في اختلاف السلاسل المرنة. ويمكننا ملاحظة هذا الفرق من خلال المواد الخام.

مادة البولي إيثر من نوع TPU: 4-4 '- ثنائي فينيل ميثان ثنائي إيزوسيانات (MDI)، بولي تتراهيدروفوران (PTMEG)، 1،4-بيوتانيديول (BDO)، بجرعة تقارب 40% لـ MDI، و40% لـ PTMEG، و20% لـ BDO.

مادة TPU من نوع البوليستر: 4-4 '- ثنائي فينيل ميثان ثنائي إيزوسيانات (MDI)، 1،4-بيوتانيديول (BDO)، حمض الأديبيك (AA)، حيث يمثل MDI حوالي 40٪، ويمثل AA حوالي 35٪، ويمثل BDO حوالي 25٪.

يمكننا أن نرى أن المادة الخام لجزء السلسلة اللينة من نوع البولي إيثر TPU هي بولي تتراهيدروفوران (PTMEG)؛ أما المادة الخام لأجزاء السلسلة اللينة من نوع البوليستر TPU فهي حمض الأديبيك (AA)، حيث يتفاعل حمض الأديبيك مع البيوتانيديول لتكوين بولي بيوتيلين أديبات إستر كجزء السلسلة اللينة.

2- الاختلافات الهيكلية

تتكون السلسلة الجزيئية لـ TPU من بنية خطية من النوع n (AB)، حيث A عبارة عن بوليستر أو بولي إيثر ذو وزن جزيئي عالٍ (1000-6000)، وB عبارة عن بيوتانيديول بشكل عام، والبنية الكيميائية بين أجزاء سلسلة AB هي ثنائي إيزوسيانات.

وفقًا للهياكل المختلفة لـ A، يمكن تقسيم مادة TPU إلى نوع البوليستر، ونوع البولي إيثر، ونوع البولي كابرولاكتون، ونوع البولي كربونات، وما إلى ذلك. الأنواع الأكثر شيوعًا هي مادة TPU من نوع البولي إيثر ومادة TPU من نوع البوليستر.

من الشكل أعلاه، يمكننا أن نرى أن السلاسل الجزيئية الإجمالية لـ TPU من نوع البولي إيثر و TPU من نوع البوليستر هي هياكل خطية، مع الاختلاف الرئيسي في ما إذا كان جزء السلسلة الناعم هو بوليول البولي إيثر أو بوليول البوليستر.

3- مقارنة الأداء

البوليولات الإيثرية هي بوليمرات أو قليلات كحولية تحتوي على روابط إيثرية ومجموعات هيدروكسيل في نهايات السلسلة الرئيسية الجزيئية. وتتميز بانخفاض طاقة التماسك للروابط الإيثرية في بنيتها وسهولة دورانها.

لذلك، يتميز البولي إيثر TPU بمرونة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة للتحلل المائي، ومقاومة للعفن، ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية، وما إلى ذلك. يتميز المنتج بملمس جيد، لكن قوة التقشير وقوة الكسر ضعيفة نسبيًا.

تستطيع مجموعات الإستر ذات طاقة الترابط التساهمي القوية في بوليولات البوليستر تكوين روابط هيدروجينية مع أجزاء السلسلة الصلبة، مما يوفر نقاط ربط مرنة. مع ذلك، فإن البوليستر عرضة للكسر نتيجة لدخول جزيئات الماء، كما أن الحمض الناتج عن التحلل المائي قد يحفز عملية التحلل المائي للبوليستر.

لذلك، يتمتع البوليستر TPU بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للتمزق، ومقاومة للتآكل الكيميائي، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، وسهولة في المعالجة، ولكنه يتميز بمقاومة ضعيفة للتحلل المائي.

4- طريقة التحديد

أما بالنسبة لنوع مادة TPU الأفضل، فيمكن القول إن الاختيار يعتمد على المتطلبات الفيزيائية للمنتج. لتحقيق خصائص ميكانيكية جيدة، يُنصح باستخدام مادة TPU المصنوعة من البوليستر؛ أما إذا روعي عامل التكلفة والكثافة وبيئة استخدام المنتج، كما هو الحال في صناعة منتجات الألعاب المائية، فإن مادة TPU المصنوعة من البولي إيثر تُعدّ أنسب.

لكن عند اختيار نوعين من مادة البولي يوريثين الحراري (TPU)، أو عند الخلط بينهما عن طريق الخطأ، لا يوجد فرق كبير في المظهر. فكيف نميز بينهما إذن؟

هناك بالفعل العديد من الطرق، مثل قياس الألوان الكيميائي، وقياس الطيف الكتلي بالكروماتوغرافيا الغازية (GCMS)، وقياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، تتطلب هذه الطرق متطلبات تقنية عالية وتستغرق وقتًا طويلاً.

هل توجد طريقة تعريف بسيطة وسريعة نسبياً؟ الإجابة هي نعم، على سبيل المثال، طريقة مقارنة الكثافة.

لا تتطلب هذه الطريقة سوى جهاز واحد لاختبار الكثافة. على سبيل المثال، باستخدام مقياس كثافة المطاط عالي الدقة، تكون خطوات القياس كما يلي:

ضع المنتج في طاولة القياس، واعرض وزن المنتج، ثم اضغط على مفتاح الإدخال لحفظه.
ضع المنتج في الماء لعرض قيمة الكثافة.
تستغرق عملية القياس بأكملها حوالي 5 ثوانٍ، وبعدها يمكن التمييز بين النوعين بناءً على مبدأ أن كثافة مادة TPU المصنوعة من البوليستر أعلى من كثافة مادة TPU المصنوعة من البولي إيثر. يتراوح نطاق الكثافة المحدد بين: مادة TPU المصنوعة من البولي إيثر من 1.13 إلى 1.18 غ/سم³؛ ومادة TPU المصنوعة من البوليستر من 1.18 إلى 1.22 غ/سم³. تُمكّن هذه الطريقة من التمييز السريع بين نوعي مادة TPU المصنوعة من البوليستر والبولي إيثر.