مقدمة تي بي يو

إلاستومر البولي يوريثين الحراري المختصر بـ TPU، والمعروف أيضًا باسم اللدائن الحرارية PU، عبارة عن بوليمر مشترك ذو كتلة خطية يتكون من قطعة ناعمة من أوليجومير بوليول وقطعة صلبة ممتدة من سلسلة ثنائي إيزوسيانات.

يحتوي جزيء TPU على مجموعات -NH-COO-، تعتمد العديد من خصائصه على نوع الديول طويل السلسلة، كما يمكن إضافة صلابته مع الأجزاء الصلبة للقيام بنسبة ضبط تقادمه الضوئي لتحسين مثبت الضوء، بل يعتمد أيضًا على مادة الإيزوسيانات العطرية أو الأليفاتية.

الفرق بين الأليفاتية والعطرية

تُستخدم الإيزوسيانات العطرية حيث لا تهتم بتغير اللون التأكسدي بواسطة الأشعة فوق البنفسجية. طلاءات البولي يوريثين المحضرة من البولي إيزوسيانات العطرية تكون عرضة للأكسدة، وبالتالي فهي أكثر عرضة للتحلل تحت أشعة الشمس المباشرة.

في المقابل، تستخدم الإيزوسيانات الأليفاتية بشكل أساسي في صناعة الطلاءات المثبتة للضوء. تُستخدم هذه المنتجات عندما يكون الثبات على الضوء فوق البنفسجي أو ضوء الشمس مطلوبًا بالتأكيد، كما هو الحال في الطلاء الشفاف للسيارات والعديد من التركيبات ذات الأساس المائي.

الإيزوسيانات الأليفاتية

توفر بولي إيزوسيانات الأليفاتية طلاءات من مادة البولي يوريثين بمقاومة كيميائية ممتازة ومقاومة جيدة للشيخوخة. ونظرًا لغياب مجموعات الفينيل، فإن استخدام الأيزوسيانات الأليفاتية يضمن التصاقًا طويل الأمد في ظل الظروف القاسية.

الإيزوسيانات العطرية

بالمقارنة مع المشتقات الأليفاتية، فإن مشتقات هاتين المجموعتين من المنتجات تجعل الطلاءات أقل مقاومة للشيخوخة (الاصفرار) وأقل مقاومة للمواد الكيميائية (خاصة المقاومة القلوية الأقل). ولذلك تستخدم البولي إيزوسيانات العطرية بشكل رئيسي في التطبيقات الداخلية (طلاء الأرضيات، وطلاء الخزانات، وما إلى ذلك) أو في البادئات. حتى البادئات تستخدم بشكل أقل فأقل في قطاع السيارات لأن اصفرار البادئة يؤثر على لون الطبقة النهائية ويسبب تقشير الطبقات البينية.

بشكل عام، لا يتم استخدام البولي إيزوسيانات العطرية بشكل أساسي في الطلاءات. على سبيل المثال، يتم استخدام 80% من منتجات TDI لصنع الرغوة الناعمة، في حين يتم استخدام 65% من منتجات MDI لصنع الرغوة الصلبة.

الاختلافات بين مادة TPU من نوع البولي إيثر و مادة TPU من نوع البوليستر

يمكن للقسم الناعم من مادة TPU استخدام مجموعة متنوعة من الكحوليات المتعددة، والتي يمكن تصنيفها على نطاق واسع إلى أنظمة البولي إيثر والبوليستر.

نوع البولي إيثر (الأثير): قوة عالية، مقاومة للتحلل المائي ومرونة عالية، أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة.

نوع البوليستر (استر): خصائص شد أفضل، خصائص انثناء، مقاومة للتآكل ومقاومة المذيبات ومقاومة درجات الحرارة المرتفعة.

الاختلافات في ليونة خصائص المواد هي كما يلي.

قوة الشد -- بوليستر بولي إيثر
قوة التمزق -- بوليستر بولي إيثر
مقاومة التآكل -- بوليستر بولي إيثر
المقاومة الكيميائية--البوليستر البولي إيثر
تبخر الرطوبة -- بوليستر < بولي إيثر
تأثير درجات الحرارة المنخفضة--بوليستر <بولي إيثر

الشفافية -- بوليستر بولي إيثر
مقاومة البكتيريا -- بوليستر < بولي إيثر

ستة اختلافات

1. إنتاج المواد الخام واختلافات الصياغة

(1) المواد الخام لإنتاج مادة TPU من نوع البولي إيثر هي بشكل أساسي 4-4'-ثنائي فينيل ميثان ثنائي إيزوسيانات (MDI)، بولي تتراهيدروفوران (PTMEG)، 1،4-بوتانيديول (BDO)، والتي تبلغ كمية MDI حوالي 40 %، PTMEG يمثل حوالي 40%، BDO حوالي 20%.

(2) المواد الخام لإنتاج مادة TPU من نوع البوليستر هي بشكل أساسي 4-4'-ثنائي فينيل ميثان ثنائي إيزوسيانات (MDI)، 1,4-بيوتانيديول (BDO)، حمض الأديبيك (AA)، والتي تبلغ كمية MDI حوالي 40٪ ، AA تمثل حوالي 35%، BDO تمثل حوالي 25%.

2. توزيع الكتلة الجزيئية وتأثيرها

يتبع توزيع الكتلة الجزيئية النسبية للبولي إيثر معادلة فرصة بواسون، ويكون توزيع الكتلة الجزيئية النسبية أضيق؛ في حين أن توزيع الكتلة الجزيئية النسبية للبوليستر ديول يخضع لتوزيع فلوري العشوائي، كما أن توزيع الكتلة الجزيئية النسبية أوسع.

يؤثر الوزن الجزيئي للقطعة الناعمة على الخواص الميكانيكية للبولي يوريثان. بشكل عام، على افتراض أن الوزن الجزيئي للبولي يوريثين هو نفسه، فإن قوة البولي يوريثين تزداد مع زيادة الوزن الجزيئي للبوليستر ديول إذا كان الجزء الناعم من البوليستر؛ تتناقص قوة البولي يوريثين مع زيادة الوزن الجزيئي للبولي إيثر ديول إذا كان الجزء الناعم من البولي إيثر، على الرغم من ارتفاع معدل الاستطالة. وذلك لأن الجزء الناعم من نوع البوليستر نفسه أكثر قطبية، والوزن الجزيئي كبير، وهيكل عالي الانتظام، لتحسين القوة المواتية، في حين أن الجزء الناعم من البولي إيثر أقل قطبية، إذا زاد الوزن الجزيئي , المحتوى النسبي للجزء الصلب من مادة البولي يوريثين يتناقص، وقوة الانخفاض.

3. مقارنة الخواص الميكانيكية

يشكل البولي إيثر والبوليستر والبوليولات قليلة القسيمات الأخرى الأجزاء الناعمة. تمثل الأجزاء الناعمة معظم مادة البولي يوريثان، وتختلف خصائص البولي يوريثان المحضرة من بوليولات أوليجومر مختلفة وثنائي إيزوسيانات. البوليستر القطبي عبارة عن قطعة ناعمة من مادة البولي يوريثين المطاطية والرغوة التي يتم الحصول عليها من خلال الخواص الميكانيكية الأفضل. نظرًا لأن البوليستر المصنوع من مادة البولي يوريثين يحتوي على مجموعة إستر قطبية، فإن هذا النوع من مادة البولي يوريثين الداخلية ليس فقط بين القسم الصلب يمكن أن يشكل رابطة هيدروجينية، ويمكن أيضًا أن يكون القسم الناعم من المجموعة القطبية جزءًا من القسم الصلب من المجموعة القطبية لتكوين الهيدروجين الترابط، بحيث يمكن توزيع المرحلة الصلبة بشكل أكثر انتظامًا في المرحلة الناعمة، لتلعب دور نقطة التشابك. في درجة حرارة الغرفة، يمكن لبعض أنواع البوليستر أن تشكل شرائح ناعمة تتبلور وتؤثر على أداء البولي يوريثين. تتمتع البولي يوريثان من نوع البوليستر بقوة أعلى، ومقاومة للزيت، وثبات أكسدة حرارية مقارنة بنوع البولي إيثر PPG، ولكنها تتمتع بمقاومة أقل للتحلل المائي من نوع البولي إيثر.

4. مقارنة الاستقرار المائي

تم تحسين مقاومة التحلل المائي لنوع بوليستر استر TPU بعد الحماية باستخدام كاربوديميد. يتمتع نوع بولي إيثر إستر TPU ونوع بولي إيثر TPU بأفضل مقاومة للتحلل المائي عند درجة حرارة عالية.

البوليسترات عرضة للكسر بواسطة جزيئات الماء، ويحفز الحمض الناتج عن التحلل المائي المزيد من التحلل المائي للبوليستر. إن نوع البوليستر له تأثير معين على الخواص الفيزيائية ومقاومة الماء لللدائن. مع زيادة عدد مجموعات الميثيلين في المادة الخام للبوليستر ديول، زادت مقاومة الماء لمطاط البولي يوريثين القائم على البوليستر. مقاومة الماء أفضل أيضًا مع محتوى مجموعة الإستر الأصغر. وبالمثل، فإن مقاومة الماء لمطاطات البولي يوريثان المنتجة من البوليسترات المصنعة مع أحماض ديباسيك طويلة السلسلة أفضل من مقاومة البولي يوريثان القائمة على البوليستر مع أحماض ديباسيك قصيرة السلسلة.

5. مقارنة المقاومة الميكروبية

يمكن أن تتعرض مواد TPU الناعمة من نوع البوليستر للهجوم من قبل الكائنات الحية الدقيقة عند ملامستها لفترة طويلة للتربة الرطبة، في حين أن مواد TPU الناعمة أو الصلبة من نوع البولي إيثر، بالإضافة إلى مواد TPU من نوع البولي إيثر أو مواد TPU الصلبة، لا تتعرض عادة للهجوم من قبل الكائنات الحية الدقيقة.

6. مقارنة الأسعار

تعد اللدائن المصنوعة من البولي يوريثان من البولي إيثر أكثر تكلفة بكثير من اللدائن المصنوعة من البولي يوريثان البوليستر، ويرجع ذلك أساسًا إلى الأسباب التالية:

(1) تتمتع اللدائن المصنوعة من مادة البولي إيثر البولي يوريثين بمقاومة جيدة للتحلل المائي، ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة الانحناء.

â¡¡ تكوين الجزء الناعم من البولي يوريثان من بوليول إيثر وبوليول بوليستر مقارنة بإنتاج المواد الخام، السعر أعلى.

(3) تعد عملية إنتاج البولي إيثر بوليول أكثر تعقيدًا من عملية إنتاج البوليستر بوليول.

(4) من الصعب التحكم في ظروف العملية في عملية تفاعل بوليولات البولي إيثر.

¤ في إنتاج بوليولات البولي إيثر، تكون متطلبات معدات الإنتاج أعلى، وفي الوقت نفسه، يجب الاهتمام باتخاذ تدابير وقائية معينة في عملية الإنتاج.

المقارنة التفاضلية للعمليات

1. التجفيف

كما نعلم، فإن مادة البولي يوريثين عبارة عن بوليمر قطبي ويمتص الرطوبة ببطء عند تعرضه للهواء. مع حبيبات TPU الممتصة للرطوبة تذوب قوالب المعالجة، وتبخير الماء عند درجة حرارة المعالجة، مما يجعل سطح المنتج غير أملس، ويتم تقليل الفقاعات الداخلية والخصائص الفيزيائية، لذلك من أجل ضمان أداء المنتج ومنع الفقاعات الناجمة عن تبخر الماء أثناء معالجة الذوبان، قبل معالجة مادة TPU، يحتاج بشكل عام إلى تجفيف الكريات.

لقد قمنا بتحليل في المقارنة السابقة للثبات المائي لإستر TPU والإيثر، لأن البوليستر عرضة لجزيئات الماء والكسر، ويمكن للتحلل المائي للحمض المتولد أن يحفز المزيد من التحلل المائي للبوليستر، عادة، في نفس الظروف، بوليستر TPU محتوى الماء من البولي إيثر TPU أعلى بكثير، لذلك يجب توخي الحذر بشكل خاص في عملية التجفيف من البوليستر TPU، والانتباه إلى جفافه تمامًا، والتحكم الصارم في ظروف التجفيف. يجب التحكم بشكل صارم في ظروف التجفيف

2. مرحلة الضغط

ذوبان البوليمر في قولبة الحقن، سواء كانت مرحلة ما قبل التشكيل أو مرحلة الحقن، يجب أن يتعرض المصهور لضغط ثابت داخلي وضغط ديناميكي خارجي لعمل المفصل. مرحلة الضغط القابضة، سوف يتعرض ذوبان البوليمر لضغط مرتفع، تحت هذا الضغط، سيتم ضغط الحجم الحر بين أجزاء السلسلة الجزيئية، بسبب تقليل الحجم الحر بين السلسلة الجزيئية، وقرب أجزاء السلسلة الجزيئية الكبيرة لذلك أن القوى الجزيئية لتعزيز أداء اللزوجة تزداد، بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لانخفاض طاقة تماسك رابطة الأثير TPU الأثير، تكون حواجز الدوران للرابطة صغيرة، مما يؤدي إلى تعزيز السلسلة الجزيئية للسلسلة المدمجة دور الأجزاء أصغر، وبالتالي فإن الضغط، والإزاحة النسبية للسلسلة الجزيئية أكبر، لذلك يمكن أن يتغير أداء اللزوجة في نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن السلسلة الجزيئية للبولي إيثر TPU مقارنة بالبوليستر TPU أكثر سلاسة، لذا فإن تشوهها الدائم أكثر صعوبة في التشكيل، لذلك في عملية معالجة البولي إيثر تي بي يو للحفاظ على الضغط، مقارنةً بالبوليستر تي بي يو والبولي إيثر تي بي يو للتحكم لفترة أطول عقد الوقت.

3. وقت المعالجة

كما هو الحال بشكل عام، يزداد الوزن الجزيئي بحيث تطول قطعة السلسلة الجزيئية، وكلما كان مركز ثقل السلسلة الجزيئية أبطأ، كلما كان الإزاحة النسبية بين قطعة السلسلة أبطأ، كلما زادت الفرص، وزيادة المرونة الجزيئية للسلسلة الطويلة ، زيادة نقاط التشابك وسلسلة التفكك وصعوبات الانزلاق، بحيث تزداد مقاومة عملية الجريان، وتزداد الحاجة إلى الوقت والطاقة، مما يدل على لزوجة حساسية القص. عادةً ما يكون البوليستر TPU أكبر من الكتلة الجزيئية للبولي إيثر TPU، وبالتالي فإن الوقت اللازم لمعالجته وقولبته سيكون أطول.

4. درجة حرارة المعالجة

نتيجة للبوليستر TPU كقاعدة عامة، مقارنة بتوزيع الكتلة الجزيئية للبولي إيثر TPU يكون أوسع، وبالتالي فإن درجة حرارة المعالجة أعلى. نظرًا لأن رابطة النيتروجين والأكسجين في البولي إيثر TPU أسهل في الكسر، لذلك فهي تحتاج إلى درجة حرارة منخفضة نسبيًا لتحقيق معالجتها.

5. الضغط

نظرًا لأن بوليستر TPU لديه طاقة تماسك جزيئي كبيرة، فمن الصعب أيضًا كسر رابطة النيتروجين والأكسجين في بنيته الجزيئية، لذلك تتطلب معالجتها درجة حرارة عالية وضغطًا لكسر الرابطة الجزيئية.

6. التبريد

نظرًا لأن مادة TPU المصنوعة من البوليستر تحتوي على احتكاك داخلي كبير وتماسك جزيئي كبير، فمن الصعب تبريده حتى لو عاد إلى حالته الطبيعية، لذلك يحتاج إلى وقت تبريد أطول.

7. السيولة

نظرًا لأن طاقة تماسك رابطة إيثر بولي إيثر TPU أقل، فإن حواجز الدوران للرابطة أصغر، مع زيادة الكتلة الجزيئية النسبية للبولي إيثر، تكون السلسلة أكثر مرونة، وسلسلتها الجزيئية تتمتع بدرجة عالية من المرونة، لذلك فهي تُظهر قدرة جيدة على الحركة، في حين أن مادة TPU المصنوعة من البوليستر أقل قليلاً.

شركة شيامن LFT للبلاستيك المركب المحدودة

تأسست شركة Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD في عام 2009، وهي مورد عالمي ذو علامة تجارية للمواد البلاستيكية الحرارية المقواة بالألياف الطويلة التي تدمج أبحاث وتطوير المنتجات، والبحث والتطوير، والإنتاج وتسويق البيع. لقد حصلت منتجات LFT الخاصة بنا على شهادة نظام ISO9001&16949 وحصلت على الكثير من العلامات التجارية وبراءات الاختراع الوطنية، التي تغطي مجالات السيارات وقطع الغيار العسكرية والأسلحة النارية والفضاء والطاقة الجديدة والمعدات الطبية وطاقة الرياح والمعدات الرياضية وما إلى ذلك.