थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर म्हणजे काय?

थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर म्हणजे काय?

पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर हा पॉलीयुरेथेन कृत्रिम पदार्थांचा एक प्रकार आहे (इतर प्रकारांमध्ये पॉलीयुरेथेन फोम, पॉलीयुरेथेन ॲडेसिव्ह, पॉलीयुरेथेन कोटिंग आणि पॉलीयुरेथेन फायबर यांचा समावेश होतो), आणि थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर हा पॉलीयुरेथेन इलास्टोमरच्या तीन प्रकारांपैकी एक आहे, लोक सामान्यतः याला TPU म्हणून ओळखतात (पॉलीयुरेथेन इलास्टोमरचे इतर दोन प्रमुख प्रकार म्हणजे कास्ट पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर, ज्याला संक्षेपात CPU म्हणतात, आणि मिश्रित पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर, ज्याला संक्षेपात MPU म्हणतात).

टीपीयू (TPU) हा एक प्रकारचा पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर आहे, जो उष्णतेने प्लॅस्टिकीकृत होऊ शकतो आणि द्रावकामध्ये विरघळतो. सीपीयू (CPU) आणि एमपीयू (MPU) च्या तुलनेत, टीपीयूच्या रासायनिक संरचनेत रासायनिक क्रॉस-लिंकिंग नगण्य किंवा अजिबात नसते. त्याची आण्विक साखळी मूलतः रेषीय असते, परंतु त्यात काही प्रमाणात भौतिक क्रॉस-लिंकिंग असते. हा संरचनेच्या दृष्टीने एक अत्यंत वैशिष्ट्यपूर्ण थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर आहे.

टीपीयूची रचना आणि वर्गीकरण

थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर हा एक (AB) ब्लॉक रेखीय पॉलिमर आहे. A हे उच्च रेण्वीय वजन असलेल्या पॉलिमर पॉलीओलला (एस्टर किंवा पॉलीइथर, रेण्वीय वजन १०००~६०००) दर्शवते, ज्याला दीर्घ साखळी म्हणतात; B हे २-१२ सरळ साखळी कार्बन अणू असलेल्या डायओलला दर्शवते, ज्याला लघु साखळी म्हणतात.

थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन इलास्टोमरच्या संरचनेत, 'ए' सेगमेंटला 'सॉफ्ट सेगमेंट' म्हणतात, ज्यामध्ये लवचिकता आणि मऊपणा हे गुणधर्म असतात, ज्यामुळे TPU ला ताणण्याची क्षमता मिळते; 'बी' सेगमेंट आणि आयसोसायनेट यांच्यातील अभिक्रियेतून तयार होणाऱ्या युरेथेन साखळीला 'हार्ड सेगमेंट' म्हणतात, ज्यामध्ये ताठरपणा आणि कडकपणा हे दोन्ही गुणधर्म असतात. 'ए' आणि 'बी' सेगमेंटचे प्रमाण समायोजित करून, विविध भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांची TPU उत्पादने तयार केली जातात.

सॉफ्ट सेगमेंटच्या संरचनेनुसार, त्याचे पॉलिस्टर प्रकार, पॉलिइथर प्रकार आणि ब्युटाडाईन प्रकारात वर्गीकरण केले जाऊ शकते, ज्यात अनुक्रमे एस्टर गट, इथर गट किंवा ब्युटीन गट असतो. हार्ड सेगमेंटच्या संरचनेनुसार, त्याचे युरेथेन प्रकार आणि युरेथेन युरिया प्रकारात वर्गीकरण केले जाऊ शकते, जे अनुक्रमे एथिलीन ग्लायकॉल चेन एक्सटेंडर किंवा डायअमाइन चेन एक्सटेंडरपासून मिळवले जातात. सामान्य वर्गीकरण पॉलिस्टर प्रकार आणि पॉलिइथर प्रकारात केले जाते.

टीपीयूच्या संश्लेषणासाठी लागणारा कच्चा माल कोणता आहे?

(1) पॉलिमर डायोल

टीपीयू इलास्टोमरमध्ये ५०% ते ८०% प्रमाणात असलेले, ५०० ते ४००० आण्विक वजनाचे मॅक्रोमॉलिक्युलर डायऑल आणि बायफंक्शनल गट, टीपीयूच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमध्ये निर्णायक भूमिका बजावतात.

टीपीयू इलास्टोमरसाठी योग्य असलेल्या पॉलिमर डायोलचे पॉलिस्टर आणि पॉलिइथरमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: पॉलिस्टरमध्ये पॉलीटेट्रामेथिलीन ॲडिपिक ॲसिड ग्लायकॉल (पीबीए), पीसीएल, पीएचसी यांचा समावेश होतो; पॉलिइथरमध्ये पॉलीऑक्सीप्रोपिलीन इथर ग्लायकॉल (पीपीजी), टेट्राहायड्रोफ्युरान पॉलीइथर ग्लायकॉल (पीटीएमजी) इत्यादींचा समावेश होतो.

(2) डायआयसोसायनेट

आण्विक वजन कमी असले तरी त्याचे कार्य उत्कृष्ट आहे, जे केवळ सॉफ्ट सेगमेंट आणि हार्ड सेगमेंटला जोडण्याचे कार्य करत नाही, तर TPU ला विविध चांगले भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्म देखील प्रदान करते. TPU साठी लागू होणारे डायआयसोसायनेट खालीलप्रमाणे आहेत: मिथिलीन डायफेनिल डायआयसोसायनेट (MDI), मिथिलीन बिस (-4-सायक्लोहेक्सिल आयसोसायनेट) (HMDI), पी-फेनिलडायआयसोसायनेट (PPDI), 1,5-नॅप्थलीन डायआयसोसायनेट (NDI), पी-फेनिलडायमिथिल डायआयसोसायनेट (PXDI), इत्यादी.

(3) चेन एक्स्टेंडर

१००~३५० आण्विक वजन असलेले, लहान आण्विक डायऑल गटातील, कमी आण्विक वजनाचे, खुल्या साखळी संरचनेचे आणि कोणताही प्रतिस्थापक गट नसलेले चेन एक्सटेंडर हे TPU ची उच्च कडकपणा आणि उच्च स्केलर वजन मिळविण्यासाठी अनुकूल असतात. TPU साठी योग्य असलेल्या चेन एक्सटेंडर्समध्ये १,४-ब्युटेनडायऑल (BDO), १,४-बिस (२-हायड्रॉक्सीएथॉक्सी) बेंझिन (HQEE), १,४-सायक्लोहेक्सेनडायमेथेनॉल (CHDM), पी-फेनिलडायमेथिलग्लायकॉल (PXG) इत्यादींचा समावेश होतो.

कठोरता वाढवणारे घटक म्हणून TPU चा सुधारित वापर

उत्पादनाचा खर्च कमी करण्यासाठी आणि अतिरिक्त कार्यक्षमता मिळवण्यासाठी, विविध थर्मोप्लास्टिक आणि सुधारित रबर सामग्रीला कणखर बनवण्यासाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या कणखरता वाढवणाऱ्या घटकांमध्ये पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्सचा वापर केला जाऊ शकतो.

त्याच्या उच्च ध्रुवीयतेमुळे, पॉलीयुरेथेन हे क्लोरिनेटेड पॉलीथिलीन (CPE) सारख्या ध्रुवीय रेझिन्स किंवा रबरांशी सुसंगत असू शकते, ज्याचा उपयोग वैद्यकीय उत्पादने बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो; ABS सोबत मिश्रण केल्यास ते अभियांत्रिकी थर्मोप्लास्टिक्सच्या जागी वापरले जाऊ शकते; पॉलीकार्बोनेट (PC) सोबत एकत्रितपणे वापरल्यास, त्यात तेल प्रतिरोध, इंधन प्रतिरोध आणि आघात प्रतिरोध यांसारखे गुणधर्म येतात आणि त्याचा उपयोग कारची बॉडी बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो; पॉलिस्टरसोबत एकत्रित केल्यास, त्याची कणखरता सुधारली जाऊ शकते; याव्यतिरिक्त, ते PVC, पॉलीऑक्सिमेथिलीन किंवा PVDC सोबत चांगले सुसंगत असू शकते; पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेन हे १५% नायट्राइल रबर किंवा ४०% नायट्राइल रबर/PVC मिश्रणासोबत चांगले सुसंगत असू शकते; पॉलीइथर पॉलीयुरेथेन हे ४०% नायट्राइल रबर/पॉलीविनाइल क्लोराइड मिश्रित चिकट पदार्थासोबतही चांगले सुसंगत असू शकते; ते ॲक्रिलोनायट्राइल स्टायरीन (SAN) कोपॉलिमर्ससोबतही सह-सुसंगत असू शकते; ते प्रतिक्रियाशील पॉलिसिलोक्सेन्ससोबत आंतरप्रवेशी जाळे (IPN) संरचना तयार करू शकते. वर नमूद केलेल्या मिश्रित चिकट पदार्थांपैकी बहुतांश पदार्थांचे अधिकृत उत्पादन आधीच झाले आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, चीनमध्ये TPU वापरून POM ला अधिक कणखर बनवण्यावर वाढते संशोधन होत आहे. TPU आणि POM च्या मिश्रणामुळे केवळ TPU चा उच्च-तापमान प्रतिरोध आणि यांत्रिक गुणधर्म सुधारत नाहीत, तर POM देखील लक्षणीयरीत्या कणखर बनते. काही संशोधकांनी दाखवून दिले आहे की, ताण-भंग चाचण्यांमध्ये, POM मॅट्रिक्सच्या तुलनेत, TPU सह असलेले POM मिश्रधातू ठिसूळ भंगापासून लवचिक भंगाकडे संक्रमित झाले आहे. TPU च्या समावेशामुळे POM ला आकार-स्मृती कार्यक्षमता देखील प्राप्त होते. POM चा स्फटिकमय भाग आकार-स्मृती मिश्रधातूचा स्थिर टप्पा म्हणून काम करतो, तर अस्फटिक TPU आणि POM चा अस्फटिक भाग परिवर्तनीय टप्पा म्हणून काम करतो. जेव्हा पुनर्प्राप्ती प्रतिसाद तापमान १६५ ℃ आणि पुनर्प्राप्ती वेळ १२० सेकंद असते, तेव्हा मिश्रधातूचा पुनर्प्राप्ती दर ९५% पेक्षा जास्त पोहोचतो आणि पुनर्प्राप्तीचा परिणाम सर्वोत्तम असतो.

टीपीयू (TPU) हे पॉलिथिलीन, पॉलिप्रोपिलीन, इथिलीन प्रोपिलीन रबर, ब्युटाडाईन रबर, आयसोप्रीन रबर किंवा टाकाऊ रबर पावडर यांसारख्या नॉन-पोलर पॉलिमर पदार्थांशी सुसंगत असणे कठीण आहे आणि चांगल्या कामगिरीचे कंपोझिट तयार करण्यासाठी त्याचा वापर केला जाऊ शकत नाही. त्यामुळे, यासाठी प्लाझ्मा, कोरोना, वेट केमिस्ट्री, प्रायमर, फ्लेम किंवा रिॲक्टिव्ह गॅस यांसारख्या पृष्ठभागीय प्रक्रिया पद्धती अनेकदा वापरल्या जातात. उदाहरणार्थ, अमेरिकन एअर प्रॉडक्ट्स अँड केमिकल्स कंपनीने ३-५ दशलक्ष आण्विक वजनाच्या अल्ट्रा-हाय मॉलिक्युलर वेट पॉलिथिलीनच्या बारीक पावडरवर F2/O2 सक्रिय वायू पृष्ठभागीय प्रक्रिया केली आहे आणि ती पॉलीयुरेथेन इलास्टोमरमध्ये १०% प्रमाणात मिसळली आहे, ज्यामुळे त्याचा फ्लेक्झुरल मॉड्युलस, टेन्साइल स्ट्रेंथ आणि वेअर रेझिस्टन्स लक्षणीयरीत्या सुधारतो. तसेच, F2/O2 सक्रिय वायू पृष्ठभागीय प्रक्रिया ६-३५ मिमी लांबीच्या दिशात्मकरीत्या ताणलेल्या लहान तंतूंवर देखील लागू केली जाऊ शकते, ज्यामुळे कंपोझिट पदार्थाची स्टिफनेस आणि टियर टफनेस सुधारता येते.

टीपीयूची उपयोगाची क्षेत्रे कोणती आहेत?

१९५८ मध्ये, गुडरिच केमिकल कंपनीने (आता लुब्रिझोल असे नामकरण झाले आहे) एस्टेन या टीपीयू ब्रँडची पहिल्यांदा नोंदणी केली. गेल्या ४० वर्षांत, जगभरात २० हून अधिक ब्रँड नावे उदयास आली आहेत आणि प्रत्येक ब्रँडच्या उत्पादनांच्या अनेक श्रेणी आहेत. सध्या, जगातील मुख्य टीपीयू कच्च्या मालाचे उत्पादक आहेत: बीएएसएफ, कोव्हेस्ट्रो, लुब्रिझोल, हंट्समन कॉर्पोरेशन, मॅकिन्से, गोल्डिंग, इत्यादी.

एक उत्कृष्ट इलॅस्टोमर म्हणून, TPU ची अनेक उप-उत्पादने आहेत, जी दैनंदिन गरजेच्या वस्तू, क्रीडा साहित्य, खेळणी, सजावटीचे साहित्य आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात. खाली काही उदाहरणे दिली आहेत.

① बुटांचे साहित्य

टीपीयू (TPU) त्याच्या उत्कृष्ट लवचिकतेमुळे आणि झीज-प्रतिरोधकतेमुळे प्रामुख्याने बुटांच्या साहित्यासाठी वापरला जातो. टीपीयू असलेली पादत्राणे सामान्य पादत्राणांपेक्षा घालण्यासाठी अधिक आरामदायक असतात, त्यामुळे त्यांचा वापर उच्च दर्जाच्या पादत्राणांमध्ये, विशेषतः काही स्पोर्ट्स शूज आणि कॅज्युअल शूजमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

② नळ्या

त्याच्या मऊपणामुळे, चांगल्या ताणशक्तीमुळे, आघातशक्तीमुळे आणि उच्च व कमी तापमानाला प्रतिकार करण्याच्या क्षमतेमुळे, चीनमध्ये विमाने, रणगाडे, मोटारगाड्या, मोटरसायकल आणि मशिन टूल्स यांसारख्या यांत्रिक उपकरणांमध्ये गॅस आणि तेलाच्या नळ्या म्हणून TPU होसेसचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

③ केबल

टीपीयू फाटण्यास, झिजण्यास आणि वाकण्यास प्रतिकार करण्याची क्षमता प्रदान करते, ज्यामध्ये उच्च आणि कमी तापमानाचा प्रतिकार हा केबलच्या कार्यक्षमतेसाठी महत्त्वाचा असतो. त्यामुळे चीनी बाजारपेठेत, कंट्रोल केबल्स आणि पॉवर केबल्ससारख्या प्रगत केबल्समध्ये, गुंतागुंतीच्या केबल डिझाइनच्या कोटिंग मटेरियलचे संरक्षण करण्यासाठी टीपीयूचा वापर केला जातो आणि त्याचा वापर अधिकाधिक व्यापक होत आहे.

④ वैद्यकीय उपकरणे

टीपीयू (TPU) हे एक सुरक्षित, स्थिर आणि उच्च-गुणवत्तेचे पीव्हीसी (PVC) पर्यायी साहित्य आहे, ज्यामध्ये थॅलेट (Phthalate) आणि इतर हानिकारक रासायनिक पदार्थ नसतात, आणि ते वैद्यकीय कॅथेटर किंवा वैद्यकीय बॅगमधील रक्त किंवा इतर द्रवांमध्ये मिसळून दुष्परिणाम घडवत नाहीत. शिवाय, विशेषतः विकसित केलेले एक्सट्रूजन ग्रेड आणि इंजेक्शन ग्रेड टीपीयू, थोड्याफार दुरुस्तीसह सध्याच्या पीव्हीसी उपकरणांमध्ये सहजपणे वापरले जाऊ शकते.

⑤ वाहने आणि वाहतुकीची इतर साधने

नायलॉन फॅब्रिकला एक्सट्रूड करून आणि त्याच्या दोन्ही बाजूंना पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमरचा लेप देऊन, व्हल्कनाइज्ड रबरच्या फुगवता येणाऱ्या राफ्टपेक्षा खूपच उत्तम कामगिरी करणाऱ्या, ३-१५ लोकांना वाहून नेणाऱ्या फुगवता येणाऱ्या लढाऊ हल्ला राफ्ट आणि टेहळणी राफ्ट बनवता येतात; ग्लास फायबरने प्रबलित केलेल्या पॉलीयुरेथेन थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमरचा वापर गाडीच्या दोन्ही बाजूंचे मोल्डेड भाग, डोअर स्किन्स, बंपर्स, घर्षणरोधक पट्ट्या आणि ग्रिल्स यांसारखे बॉडीचे घटक बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो.