Termoplastična poliuretana (TPU) je klasa poliuretanskih elastomera sintetizirana kroz reakciju polimerizacije od koraka između izocijanata i sadrže hidroksil. Temeljna hemijska reakcija može biti zastupljena kao:
Rn=c=O + r'-oh ⇌ r-nh-co-ili '
U ovoj reakciji, izocijanatna grupa reagira sa hidroksilalnom grupom kako bi tvorila uretanu vezu.
TPU se obično proizvodi pomoću tri glavne komponente:
Pokloni s dugim lancem s prosječnim molekularnim težinama u rasponu od 600 do 4000 (koji čine meke segmente);
Protekli lanca, koji su niske molekularne težine Diols (MW ~ 61-400); i
Diizocinati, koji djeluju kao prekursori tvrdog segmenta.
Završna svojstva TPU-u raspoređenja od meke i fleksibilne do krute i visokog modula - u velikoj mjeri ovise o odabiru i omjeru tih sirovina.
Meki segmentni materijali
Mekani segment doprinosi fleksibilnoj, elastičnosti i kontrolira performanse TPU-a na niskim temperaturama, kao i njegovom otporu na otapala i vremenske prilike. Ovi segmenti su uglavnom napravljeni od hidroksil-okinjenih poliestera ili polieterija.
Poliesteri se češće koriste i uključuju materijale poput poliadipirajućeg, polikaprotactona i alifatskog polikarbonatnih diolova.
Tipični polieteri uključuju polipropilen glikol (PPG) i politetrametilenski eter glikol (ptmeg). Ponekad se mješavina poliestera i polieter poliola koristi za optimizaciju performansi kombiniranjem hidrolističke otpornosti, mehaničke čvrstoće i elastičnosti.
Materijali tvrdog segmenta
Tvrdi segment formiran je iz diizocijanata i diola kratkog lanca. Najčešće korišteni diizocijanat u proizvodnji TPU-a iznosi 4,4 '-difenilmetan diizokanat (MDI), poznat po visokoj reaktivnosti i krutosti. Ostali diizocijati koji se koriste uključuju heksametilenski diizocijanat (HDI) i 3,3'-dimetil-4,4'-biphenil diizocijanat (Todi), odabrani za posebne potrebe za performansama ili preradom.
Protekli običnog lanca su niske molekularne težine biols kao što su etilen glikol, 1,4-butanediol, 1,6-heksanediol i hiksanediol, i hisanski bis (2-hidroksietil) eter, koji pomažu u izgradnji tvrdih segmenata i doprinose mehaničkom pojačanju.
Ostali aditivi
Pored primarnih komponenti, TPU često uključuje različite aditive za poboljšanje obrade i dugoročne stabilnosti:
Agenti za oslobađanje kalupa, obično derivati masnih kiselina, silikona ili fluoropolimera, dodaju se u malim količinama (0,1% -0,2%) kako bi se pomoglo demolding.
Stabilizatori: aromatični karbodiimidi koriste se posebno u poliesterskim TPU-u za smanjenje hidrolitičke degradacije (1% -2% masom). Smetani fenoli i amini pomažu u borbi protiv toplotne oksidacije.
UV stabilizatori, poput benzotriazole ili benzofenonskog derivata, često se u kombinaciji sa HAL-om (ometaju stabilizatore amina) kako bi se spriječilo žuti i degradaciju od sunčeve svjetlosti.
Punila: mineralna punila poput kalcijum karbonata, talka i silika, poboljšavaju krutost ili smanjuju troškove. Ojačavajuća punila uključuju Miću, staklena vlakna i organska vlakna.
Maziva, uključujući grafit, molibdensku disulfid, PTFE pudere i silikonska ulja, poboljšavaju otpornost na habanje i površinske karakteristike.
Plastifikatori se mogu uključiti i na fino podešavanje fleksibilnosti i ponašanju obrade.
Ovaj fleksibilni sistem formulacije jedna je od najvećih prednosti TPU-a. Podešavanjem hemije i formulacije, proizvođači mogu stvoriti TPU ocjene prilagođene za određene kriterije uspješnosti - u rasponu od mekih i elastičnih filmova do krutog konstrukcijskog dijelova - svi održavajući termoplastičnu preradu.