थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर म्हणजे काय?

थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर म्हणजे काय?

पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर हे पॉलीयुरेथेन सिंथेटिक पदार्थांचे एक प्रकार आहे (इतर प्रकारांमध्ये पॉलीयुरेथेन फोम, पॉलीयुरेथेन अॅडेसिव्ह, पॉलीयुरेथेन कोटिंग आणि पॉलीयुरेथेन फायबर यांचा समावेश आहे), आणि थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर हे पॉलीयुरेथेन इलास्टोमरच्या तीन प्रकारांपैकी एक आहे, लोक सामान्यतः त्याला TPU म्हणून संबोधतात (इतर दोन प्रमुख प्रकारचे पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर म्हणजे कास्ट पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर, ज्याला CPU म्हणून संक्षिप्त केले जाते आणि मिश्रित पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर, ज्याला MPU म्हणून संक्षिप्त केले जाते).

टीपीयू हा एक प्रकारचा पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर आहे जो गरम करून प्लास्टिसाइज्ड केला जाऊ शकतो आणि सॉल्व्हेंटद्वारे विरघळवला जाऊ शकतो. सीपीयू आणि एमपीयूच्या तुलनेत, टीपीयूच्या रासायनिक रचनेत कमी किंवा अजिबात रासायनिक क्रॉस-लिंकिंग नाही. त्याची आण्विक साखळी मुळात रेषीय आहे, परंतु काही प्रमाणात भौतिक क्रॉस-लिंकिंग आहे. हे थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर आहे जे संरचनेत खूप वैशिष्ट्यपूर्ण आहे.

टीपीयूची रचना आणि वर्गीकरण

थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर हा एक (AB) ब्लॉक रेषीय पॉलिमर आहे. A हा उच्च आण्विक वजनाचा पॉलिमर पॉलीओल (एस्टर किंवा पॉलिथर, १०००~६००० आण्विक वजन) दर्शवितो, ज्याला लांब साखळी म्हणतात; B हा २-१२ सरळ साखळी कार्बन अणू असलेला डायओल दर्शवितो, ज्याला लहान साखळी म्हणतात.

थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमरच्या रचनेत, सेगमेंट A ला सॉफ्ट सेगमेंट म्हणतात, ज्यामध्ये लवचिकता आणि मऊपणाची वैशिष्ट्ये आहेत, ज्यामुळे TPU मध्ये विस्तारक्षमता येते; B सेगमेंट आणि आयसोसायनेटमधील अभिक्रियेमुळे निर्माण होणाऱ्या युरेथेन साखळीला हार्ड सेगमेंट म्हणतात, ज्यामध्ये कडक आणि कठीण दोन्ही गुणधर्म असतात. A आणि B सेगमेंटचे गुणोत्तर समायोजित करून, वेगवेगळ्या भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांसह TPU उत्पादने तयार केली जातात.

मऊ सेगमेंट स्ट्रक्चरनुसार, ते पॉलिस्टर प्रकार, पॉलिथर प्रकार आणि बुटाडीन प्रकारात विभागले जाऊ शकते, ज्यामध्ये अनुक्रमे एस्टर ग्रुप, इथर ग्रुप किंवा ब्युटीन ग्रुप असतो. हार्ड सेगमेंट स्ट्रक्चरनुसार, ते युरेथेन प्रकार आणि युरेथेन युरिया प्रकारात विभागले जाऊ शकते, जे अनुक्रमे इथिलीन ग्लायकॉल चेन एक्सटेंडर्स किंवा डायमाइन चेन एक्सटेंडर्सपासून मिळवले जातात. सामान्य वर्गीकरण पॉलिस्टर प्रकार आणि पॉलिथर प्रकारात विभागले गेले आहे.

टीपीयू संश्लेषणासाठी कच्चा माल कोणता आहे?

(१) पॉलिमर डायोल

TPU इलास्टोमरमध्ये ५०% ते ८०% सामग्री असलेले ५०० ते ४००० पर्यंत आण्विक वजन असलेले आणि द्विकार्यात्मक गट असलेले मॅक्रोमोलेक्युलर डायओल, TPU च्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमध्ये निर्णायक भूमिका बजावते.

TPU इलास्टोमरसाठी योग्य असलेले पॉलिमर डायओल पॉलिस्टर आणि पॉलिथरमध्ये विभागले जाऊ शकते: पॉलिस्टरमध्ये पॉलीटेट्रामेथिलीन अॅडिपिक अॅसिड ग्लायकोल (PBA) ε PCL, PHC समाविष्ट आहे; पॉलिथरमध्ये पॉलीऑक्सीप्रोपायलीन इथर ग्लायकोल (PPG), टेट्राहायड्रोफुरन पॉलिथर ग्लायकोल (PTMG) इत्यादींचा समावेश आहे.

(२) डायसोसायनेट

आण्विक वजन कमी आहे परंतु त्याचे कार्य उत्कृष्ट आहे, जे केवळ मऊ भाग आणि कठीण भाग जोडण्याची भूमिका बजावत नाही तर TPU ला विविध चांगल्या भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांनी देखील समृद्ध करते. TPU ला लागू होणारे डायसोसायनेट्स आहेत: मिथिलीन डायफेनिल डायसोसायनेट (MDI), मिथिलीन बिस (-4-सायक्लोहेक्साइल आयसोसायनेट) (HMDI), p-फेनिलडायसोसायनेट (PPDI), 1,5-नॅफ्थालीन डायसोसायनेट (NDI), p-फेनिलडायमिथाइल डायसोसायनेट (PXDI), इ.

(३) चेन एक्स्टेंडर

१००~३५० च्या आण्विक वजनासह, लहान आण्विक डायओलशी संबंधित, लहान आण्विक वजन, खुल्या साखळीची रचना आणि कोणताही पर्यायी गट नसलेला साखळी विस्तारक उच्च कडकपणा आणि उच्च स्केलर वजन TPU मिळविण्यासाठी अनुकूल आहे. TPU साठी योग्य असलेल्या साखळी विस्तारकांमध्ये १,४-ब्यूटेनेडिओल (BDO), १,४-बिस (२-हायड्रॉक्सीएथॉक्सी) बेंझिन (HQEE), १,४-सायक्लोहेक्सेनेडिमेथेनॉल (CHDM), पी-फेनिल्डिमाइथाइलग्लायकोल (PXG) इत्यादींचा समावेश आहे.

टफनिंग एजंट म्हणून टीपीयूचा सुधारित वापर

उत्पादन खर्च कमी करण्यासाठी आणि अतिरिक्त कार्यक्षमता मिळविण्यासाठी, पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्सचा वापर विविध थर्मोप्लास्टिक आणि सुधारित रबर सामग्रीला कडक करण्यासाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या टफनिंग एजंट म्हणून केला जाऊ शकतो.

त्याच्या उच्च ध्रुवीयतेमुळे, पॉलीयुरेथेन ध्रुवीय रेझिन किंवा रबर्सशी सुसंगत असू शकते, जसे की क्लोरीनयुक्त पॉलीथिलीन (CPE), जे वैद्यकीय उत्पादने बनवण्यासाठी वापरले जाऊ शकते; ABS सह मिश्रण वापरण्यासाठी अभियांत्रिकी थर्मोप्लास्टिक्सची जागा घेऊ शकते; पॉली कार्बोनेट (PC) सह संयोजनात वापरल्यास, त्यात तेल प्रतिरोधकता, इंधन प्रतिरोधकता आणि प्रभाव प्रतिरोधकता असे गुणधर्म असतात आणि ते कार बॉडी बनवण्यासाठी वापरले जाऊ शकते; पॉलिस्टरसह एकत्रित केल्यावर, त्याची कडकपणा सुधारता येते; याव्यतिरिक्त, ते PVC, Polyoxymethylene किंवा PVDC सह चांगले सुसंगत असू शकते; पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेन 15% नायट्राइल रबर किंवा 40% नायट्राइल रबर/PVC मिश्रणासह चांगले सुसंगत असू शकते; पॉलिथर पॉलीयुरेथेन 40% नायट्राइल रबर/पॉलीव्हिनाइल क्लोराइड मिश्रण चिकटवण्याशी देखील चांगले सुसंगत असू शकते; ते अॅक्रिलोनिट्राइल स्टायरीन (SAN) कोपॉलिमर्ससह सह-सुसंगत देखील असू शकते; ते रिअॅक्टिव्ह पॉलीसिलॉक्सेनसह इंटरपेनेट्रेटिंग नेटवर्क (IPN) संरचना तयार करू शकते. वर उल्लेख केलेल्या बहुतेक मिश्रित चिकटवण्या आधीच अधिकृतपणे तयार केल्या गेल्या आहेत.

अलिकडच्या वर्षांत, चीनमध्ये TPU द्वारे POM च्या कडकपणावर संशोधन वाढत आहे. TPU आणि POM चे मिश्रण केवळ TPU चे उच्च-तापमान प्रतिरोधकता आणि यांत्रिक गुणधर्म सुधारत नाही तर POM ला लक्षणीयरीत्या कडक करते. काही संशोधकांनी दाखवून दिले आहे की TPU सह POM मिश्र धातु भंगुर फ्रॅक्चरपासून डक्टाइल फ्रॅक्चरमध्ये बदलले आहे. TPU जोडल्याने POM ला आकार मेमरी कामगिरी देखील मिळते. POM चा स्फटिकीय प्रदेश आकार मेमरी मिश्र धातुचा स्थिर टप्पा म्हणून काम करतो, तर आकारहीन TPU आणि POM चा आकारहीन प्रदेश उलट करता येणारा टप्पा म्हणून काम करतो. जेव्हा पुनर्प्राप्ती प्रतिसाद तापमान 165 ℃ असते आणि पुनर्प्राप्ती वेळ 120 सेकंद असतो, तेव्हा मिश्रधातूचा पुनर्प्राप्ती दर 95% पेक्षा जास्त पोहोचतो आणि पुनर्प्राप्ती प्रभाव सर्वोत्तम असतो.

TPU हे पॉलिथिलीन, पॉलीप्रोपायलीन, इथिलीन प्रोपीलीन रबर, ब्युटाडीन रबर, आयसोप्रीन रबर किंवा वेस्ट रबर पावडर सारख्या नॉन-पोलर पॉलिमर मटेरियलशी सुसंगत असणे कठीण आहे आणि चांगल्या कामगिरीसह कंपोझिट तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकत नाही. म्हणून, नंतरच्यासाठी प्लाझ्मा, कोरोना, वेट केमिस्ट्री, प्राइमर, फ्लेम किंवा रिअॅक्टिव्ह गॅस सारख्या पृष्ठभाग उपचार पद्धती वापरल्या जातात. उदाहरणार्थ, अमेरिकन एअर प्रॉडक्ट्स अँड केमिकल्स कंपनीने 3-5 दशलक्ष आण्विक वजनाच्या अल्ट्रा-हाय आण्विक वजनाच्या पॉलीथिलीन बारीक पावडरवर F2/O2 सक्रिय वायू पृष्ठभाग उपचार केले आहेत आणि ते 10% च्या प्रमाणात पॉलीयुरेथेन इलास्टोमरमध्ये जोडले आहे, जे त्याचे फ्लेक्सुरल मॉड्यूलस, तन्य शक्ती आणि पोशाख प्रतिरोध लक्षणीयरीत्या सुधारू शकते. आणि F2/O2 सक्रिय वायू पृष्ठभाग उपचार 6-35 मिमी लांबीच्या दिशात्मकपणे लांबलचक लहान तंतूंवर देखील लागू केले जाऊ शकते, जे कंपोझिट मटेरियलची कडकपणा आणि अश्रू कडकपणा सुधारू शकते.

टीपीयूचे वापराचे क्षेत्र कोणते आहेत?

१९५८ मध्ये, गुडरिक केमिकल कंपनीने (आता लुब्रिझोलचे नाव बदलले आहे) पहिल्यांदाच TPU ब्रँड एस्टेनची नोंदणी केली. गेल्या ४० वर्षांत, जगभरात २० हून अधिक ब्रँड नावे आहेत आणि प्रत्येक ब्रँडमध्ये उत्पादनांच्या अनेक मालिका आहेत. सध्या, जगातील मुख्य TPU कच्च्या मालाचे उत्पादक आहेत: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, इ.

एक उत्कृष्ट इलास्टोमर म्हणून, TPU मध्ये डाउनस्ट्रीम उत्पादनांची विस्तृत श्रेणी आहे, जी दैनंदिन गरजा, क्रीडा वस्तू, खेळणी, सजावटीचे साहित्य आणि इतर क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. खाली काही उदाहरणे दिली आहेत.

① शूजचे साहित्य

TPU चा वापर प्रामुख्याने शूज मटेरियलसाठी केला जातो कारण त्याची उत्कृष्ट लवचिकता आणि पोशाख प्रतिरोधकता असते. TPU असलेले पादत्राणे नियमित पादत्राणांपेक्षा घालण्यास अधिक आरामदायक असतात, म्हणून ते उच्च दर्जाच्या पादत्राणांमध्ये, विशेषतः काही स्पोर्ट्स शूज आणि कॅज्युअल शूजमध्ये अधिक प्रमाणात वापरले जातात.

② नळी

मऊपणा, चांगली तन्य शक्ती, आघात शक्ती आणि उच्च आणि कमी तापमानाला प्रतिकार यामुळे, TPU होसेस चीनमध्ये विमान, टाक्या, ऑटोमोबाईल्स, मोटारसायकली आणि मशीन टूल्स यांसारख्या यांत्रिक उपकरणांसाठी गॅस आणि तेलाच्या नळी म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

③ केबल

TPU अश्रू प्रतिरोध, पोशाख प्रतिरोध आणि वाकण्याची वैशिष्ट्ये प्रदान करते, उच्च आणि कमी तापमान प्रतिकार ही केबल कार्यक्षमतेची गुरुकिल्ली आहे. म्हणून, चिनी बाजारपेठेत, नियंत्रण केबल्स आणि पॉवर केबल्स सारख्या प्रगत केबल्स जटिल केबल डिझाइनच्या कोटिंग मटेरियलचे संरक्षण करण्यासाठी TPU वापरतात आणि त्यांचे अनुप्रयोग अधिकाधिक व्यापक होत आहेत.

④ वैद्यकीय उपकरणे

टीपीयू ही एक सुरक्षित, स्थिर आणि उच्च-गुणवत्तेची पीव्हीसी पर्यायी सामग्री आहे, ज्यामध्ये फॅथलेट आणि इतर रासायनिक हानिकारक पदार्थ नसतील आणि ते वैद्यकीय कॅथेटर किंवा वैद्यकीय पिशवीतील रक्त किंवा इतर द्रवांमध्ये स्थलांतरित होतील ज्यामुळे दुष्परिणाम होतील. शिवाय, विशेषतः विकसित केलेले एक्सट्रूजन ग्रेड आणि इंजेक्शन ग्रेड टीपीयू विद्यमान पीव्हीसी उपकरणांमध्ये थोडे डीबगिंग करून सहजपणे वापरले जाऊ शकते.

⑤ वाहने आणि वाहतुकीची इतर साधने

नायलॉन फॅब्रिकच्या दोन्ही बाजूंना पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमरने बाहेर काढून कोटिंग करून, 3-15 लोकांना वाहून नेणारे फुगवता येणारे लढाऊ हल्ला राफ्ट्स आणि टोही राफ्ट्स बनवता येतात, ज्याची कार्यक्षमता व्हल्कनाइज्ड रबर इन्फ्लेटेबल राफ्ट्सपेक्षा खूपच चांगली असते; काचेच्या फायबरने मजबूत केलेले पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर कारच्या दोन्ही बाजूंना मोल्ड केलेले भाग, दरवाजाचे कातडे, बंपर, घर्षणविरोधी पट्ट्या आणि ग्रिल्स असे शरीराचे घटक बनवण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.