Kaj jeStruktura termoplastičnega poliuretana (TPU)?
Termoplastični poliuretan (TPU) je linearni segmentirani blok kopolimer, sestavljen iz izmeničnih mehkih in trdih segmentov. Ta edinstvena molekularna arhitektura omogoča TPU, da združi prožnost in elastičnost gume z enostavnostjo obdelave, značilne za termoplastiko. Kot rezultat tega je TPU postal zelo vsestranski material, ki se uporablja v aplikacijah, ki segajo od industrijskih komponent in medicinskih pripomočkov do obutve in avtomobilskih delov.
Trdi segmenti v TPU se tvorijo z reakcijo diizocianata, največ 4,4'-difenilmetana diizocianata (MDI)-s kratko verigo diola, kot je 1,4-butanediol, znan kot verižni podaljšek. Mehki segmenti so na drugi strani sestavljeni iz dolgih verižnih poliolov, kot so polieterji ali poliesterji. Ti mehki segmenti povezujejo trde segmente in zagotavljajo prožnost in elastičnost.
Trdi segmenti delujejo kot fizične zamrežne točke in so odgovorni za mehansko trdnost TPU, toplotno stabilnost in odpornost na odrgnino. V nasprotju s tem mehki segmenti tvorijo fleksibilno matrico, ki TPU daje elastično vedenje in mu omogoča, da deluje dobro pod dinamičnim stresom. Medsebojno delovanje med tema dvema vrstama segmentov ima za posledico material, ki je hkrati trden in prilagodljiv.
Zaradi razlik v polarnosti, kristalnosti in tališča so trdi in mehki segmenti nezdružljivi pri sobni temperaturi, kar povzroča ločevanje mikrofaz. Ta fazno ločena morfologija je ključnega pomena za uspešnost TPU. Trdi segmenti ponavadi kristalizirajo in tvorijo različne domene znotraj mehke, amorfne matrice, ki okrepijo material, ne da bi potrebovali kemično zamreževanje.
Ko se TPU segreje nad tališče trdih segmentov, postane viskozna, homogena talina, ki jo lahko obdelamo z običajnimi termoplastičnimi tehnikami, kot so ekstruzija, oblikovanje injiciranja in pihanje. Po ohlajanju se fazna ločitev ponovno pojavi in material ponovno pridobi svojo trdno strukturo in elastične lastnosti.
Za dosego termoplastičnosti je nujno, da je povprečna funkcionalnost vseh komponent-utrimerjev in monomerov-blizu 2.00. To zagotavlja nastanek linearnih verig z visoko molekularno maso z minimalnim razvejanjem ali trajnim zamreženjem. V tej strukturi mehki segmenti določajo elastičnost, medtem ko trdi segmenti zagotavljajo reverzibilne fizične navzkrižne povezave, ki delujejo podobno kot polnilne ali ojačitvene točke znotraj polimerne matrice.