Co je toStruktura termoplastického polyurethanu (TPU)?
Termoplastický polyuretan (TPU) je lineární segmentovaný blokový kopolymer složený ze střídavých měkkých a tvrdých segmentů. Tato jedinečná molekulární architektura umožňuje TPU kombinovat flexibilitu a elasticitu gumy s snadností zpracování typického pro termoplasty. V důsledku toho se TPU stala vysoce všestranným materiálem, který se používá v aplikacích od průmyslových komponent a zdravotnických prostředků po obuv a díly automobilů.
Tvrdé segmenty v TPU jsou tvořeny reakcí diisokyanátu-nejčastěji 4,4'-difenylmethanového diisokyanátu (MDI)-s diol s krátkým řetězcem, jako je 1,4-butanediol, známý jako řetězový prodlužovač. Na druhé straně měkké segmenty se skládají z polyolů s dlouhým řetězcem, jako jsou polyethery nebo polyestery. Tyto měkké segmenty spojují tvrdé segmenty a poskytují flexibilitu a pružnost.
Tvrdé segmenty fungují jako body fyzického zesíťování a jsou zodpovědné za mechanickou sílu TPU, tepelnou stabilitu a odolnost proti otěru. Naproti tomu měkké segmenty tvoří flexibilní matici, která dává TPU jeho elastické chování a umožňuje mu dobře fungovat při dynamickém stresu. Souhra mezi těmito dvěma typy segmentů má za následek materiál, který je tvrdý a flexibilní.
Vzhledem k rozdílům v polaritě, krystalinitě a tání jsou tvrdé a měkké segmenty nekompatibilní při teplotě místnosti, což způsobuje separaci mikrofázy. Tato fázově oddělená morfologie je pro výkon TPU rozhodující. Tvrdé segmenty mají tendenci krystalizovat a vytvářet odlišné domény v měkké, amorfní matrici a posilují materiál bez nutnosti chemického zesítění.
Když se TPU zahřívá nad bodem tání tvrdých segmentů, stává se viskózní, homogenní taveninou, která může být zpracována pomocí konvenčních termoplastických technik, jako je vytlačování, vstřikování a foukání. Po chlazení dochází znovu separace fáze a materiál znovu získá svou pevnou strukturu a elastické vlastnosti.
Pro dosažení termoplasticity je nezbytné, aby průměrná funkčnost všech komponent-prepolymerů a monomerů-byla téměř 2,00. To zajišťuje tvorbu lineárních řetězců s vysokou molekulovou hmotností s minimálním větvením nebo trvalým zesítěním. V této struktuře určují měkké segmenty elasticitu, zatímco tvrdé segmenty poskytují reverzibilní fyzické zesítění, působí podobně jako plnivo nebo výztuž v polymerní matrici.