TPU 소개

TPU 열가소성이라고도 알려진 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는 올리고머 폴리올 소프트 세그먼트와 디이소시아네이트 사슬 연장제 하드 세그먼트로 구성된 선형 블록 공중합체입니다.

TPU 분자에는 -NH-COO- 그룹이 포함되어 있으며 그 특성 중 많은 부분이 장쇄 디올의 유형에 따라 달라집니다. 경질 세그먼트의 경도를 사용하여 광 노화를 조정하는 비율을 조정하여 광 안정제를 개선할 수 있습니다. 또한 이소시아네이트가 방향족인지 지방족인지에 따라 달라집니다.

지방족과 방향족의 차이

방향족 이소시아네이트는 자외선에 의한 산화변색을 걱정하지 않는 곳에 사용됩니다. 방향족 폴리이소시아네이트로 제조된 폴리우레탄 코팅은 산화되기 쉽기 때문에 직사광선 아래에서 품질이 저하될 가능성이 더 높습니다.

대조적으로, 지방족 이소시아네이트는 주로 광 안정화 코팅을 만드는 데 사용됩니다. 이들 제품은 자동차 클리어 코트 및 다수의 수성 제제와 같이 자외선 또는 햇빛에 대한 안정화가 반드시 요구되는 곳에 사용됩니다.

지방족 이소시아네이트

지방족 폴리이소시아네이트는 우수한 내화학성과 우수한 내노화성을 지닌 폴리우레탄 코팅을 제공합니다. 페닐기가 없기 때문에 지방족 이소시아네이트를 사용하면 가혹한 조건에서도 오래 지속되는 접착력이 보장됩니다.

방향족 이소시아네이트

지방족 유도체와 비교하여, 이 두 제품 그룹의 유도체는 코팅의 노화(황변)에 대한 저항력이 약하고 화학물질에 대한 저항력이 약합니다(특히 알칼리 저항성이 낮음). 따라서 방향족 폴리이소시아네이트는 주로 인테리어 용도(바닥 코팅, 탱크 코팅 등) 또는 프라이머용으로 사용됩니다. 심지어 프라이머의 황변은 상도 색상에 영향을 미치고 층간 박리를 유발하기 때문에 자동차 분야에서는 프라이머 사용이 점점 줄어들고 있습니다.

일반적으로 방향족 폴리이소시아네이트는 코팅에 주로 사용되지 않습니다. 예를 들어 TDI 제품의 80%는 부드러운 폼을 만드는 데 사용되고 MDI 제품의 65%는 단단한 폼을 만드는 데 사용됩니다.

폴리에테르계 TPU와 폴리에스터계 TPU의 차이점

TPU의 연질부는 다양한 폴리알콜을 사용할 수 있으며 크게 폴리에테르계와 폴리에스테르계로 분류할 수 있습니다.

폴리에테르계(에테르): 고강도, 내가수분해성, 고탄성, 우수한 저온 성능.

폴리에스테르 유형(에스테르): 인장 특성, 굴곡 특성, 마모 저항성, 내용제성 및 고온 저항성이 우수합니다.

소재특성상 부드러움의 차이는 다음과 같습니다.

인장강도 - 폴리에스테르 폴리에테르
인열강도 - 폴리에스테르 폴리에테르
내마모성 - 폴리에스테르 폴리에테르
내약품성 - 폴리에스테르 폴리에테르
수분증발 - 폴리에스테르 <폴리에테르
저온 충격 - 폴리에스테르 <폴리에테르

투명 - 폴리에스테르 폴리에테르
내균성 - 폴리에스테르 <폴리에테르

6가지 차이점

1. 원료생산 및 제형의 차이

(1) 폴리에테르형 TPU를 생산하는 원료는 주로 4-4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 폴리테트라히드로푸란(PTMEG), 1,4-부탄디올(BDO)이며, 이 중 MDI 양은 약 40%이다. %, PTMEG가 약 40%, BDO가 약 20%를 차지한다.

(2) 폴리에스터계 TPU 생산 원료는 주로 4-4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 1,4-부탄디올(BDO), 아디프산(AA)이며, 이 중 MDI 함량이 약 40%이다. , AA가 약 35%, BDO가 약 25%를 차지합니다.

2. 분자 질량 분포 및 영향

폴리에테르의 상대분자량 분포는 포아송 확률 방정식을 따르며 상대분자량 분포는 더 좁다. 폴리에스터 디올의 상대적 분자량 분포는 Flory의 기회 분포를 따르며 상대적 분자량 분포는 더 넓습니다.

소프트 세그먼트의 분자량은 폴리우레탄의 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 폴리우레탄의 분자량이 동일하다고 가정하면 연질 세그먼트가 폴리에스터인 경우 폴리에스터 디올의 분자량이 증가할수록 폴리우레탄의 강도는 증가합니다. 폴리에테르디올의 연질 세그먼트가 폴리에테르인 경우 폴리에테르디올의 분자량이 증가함에 따라 연신율은 증가하지만 폴리우레탄의 강도는 감소합니다. 이는 폴리에스터형 소프트 세그먼트 자체가 더 극성이고, 분자량이 크고, 규칙성이 높은 구조로 강도를 향상시키는 데 유리한 반면, 폴리에테르의 소프트 세그먼트는 분자량이 증가하면 극성이 덜하기 때문입니다. , 폴리우레탄의 경질 세그먼트의 상대적 함량이 감소하고 감소 강도가 감소합니다.

3. 기계적 성질 비교

폴리에테르, 폴리에스테르 및 기타 올리고머 폴리올이 연질 세그먼트를 구성합니다. 소프트 세그먼트는 폴리우레탄의 대부분을 차지하며 다양한 올리고머 폴리올과 디이소시아네이트로 제조된 폴리우레탄의 특성은 다양합니다. 극성 폴리에스테르는 폴리우레탄 엘라스토머와 발포체의 연질 부분으로 기계적 성질이 더 좋습니다. 극성 에스테르 그룹을 포함하는 폴리우레탄으로 만들어진 폴리에스테르는 이러한 폴리우레탄 내부의 경질 부분 사이에서 수소 결합을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 극성 그룹의 연질 부분도 극성 그룹의 경질 부분의 일부가 되어 수소를 형성할 수 있기 때문입니다. 결합을 통해 경질상이 연질상에 더욱 균일하게 분포되어 가교점 역할을 합니다. 실온에서 특정 폴리에스터는 결정화되어 폴리우레탄의 성능에 영향을 미치는 부드러운 세그먼트를 형성할 수 있습니다. 폴리에스터계 폴리우레탄은 PPG 폴리에테르계에 비해 강도, 내유성, 열산화 안정성은 우수하지만, 폴리에테르계에 비해 내가수분해성은 떨어진다.

4. 가수분해 안정성 비교

폴리에스테르 에스테르 유형 TPU의 내가수분해성은 카르보디이미드로 보호한 후 개선됩니다. 폴리에테르에스테르계 TPU와 폴리에테르계 TPU는 고온에서 내가수분해성이 가장 우수하다.

폴리에스테르는 물 분자에 의해 부서지기 쉬우며, 가수분해에 의해 생성된 산은 폴리에스테르의 추가 가수분해를 촉매합니다. 폴리에스테르의 종류는 엘라스토머의 물리적 특성과 내수성에 일정한 영향을 미칩니다. 폴리에스터 디올 원료의 메틸렌기 수가 증가할수록 생산되는 폴리에스터계 폴리우레탄 엘라스토머의 내수성이 증가합니다. 에스테르기 함량이 적을수록 내수성도 우수합니다. 유사하게, 장쇄 이염기산으로 합성된 폴리에스테르로부터 생산된 폴리우레탄 엘라스토머의 내수성은 단쇄 이염기산으로 합성된 폴리에스테르 기반 폴리우레탄의 내수성보다 우수합니다.

5. 미생물 저항성 비교

폴리에스터형 연성 TPU는 습한 토양과 장기간 접촉 시 미생물의 공격을 받을 수 있는 반면, 폴리에테르형 연성 또는 강성 TPU는 물론 폴리에테르형 TPU 또는 강성 TPU는 일반적으로 미생물의 공격을 받지 않습니다.

6. 가격비교

폴리에테르 폴리우레탄 엘라스토머는 폴리에스테르 폴리우레탄 엘라스토머보다 훨씬 비싸며, 그 이유는 주로 다음과 같습니다:


(1) 폴리에테르 폴리우레탄 엘라스토머는 내가수분해성, 내저온성, 내굴곡성이 우수하다.
... 폴리에테르폴리올과 폴리에스테르폴리올의 TPU 연질부 구성은 원자재 생산량에 비해 가격이 더 높다.


(iii) 폴리에테르폴리올의 제조공정은 폴리에스테르폴리올의 제조공정보다 훨씬 복잡하다.

(4) 폴리에테르폴리올의 반응공정은 공정조건을 조절하기 어렵다.
... 폴리에테르 폴리올을 생산할 때 생산 장비에 대한 요구 사항이 더 높으며 동시에 생산 과정에서 특정 보호 조치를 취하는 데 주의를 기울여야 합니다.

공정의 차별적 비교

1. 건조

우리가 알고 있듯이 폴리우레탄은 극성 고분자이므로 공기에 노출되면 천천히 수분을 흡수합니다. 흡습성 TPU 펠릿을 용융 가공 성형하고, 가공 온도에서 수증기로 인해 제품 표면이 매끄럽지 않게 되어 내부 기포, 물리적 특성이 감소하므로 제품의 성능을 보장하고 이로 인해 발생하는 기포를 방지합니다. TPU 가공 전 용융 가공 중 수분의 기화는 일반적으로 펠릿을 건조시키는 과정을 거쳐야 합니다.

이전 TPU 에스테르와 에테르 가수분해 안정성 비교에서 폴리에스테르는 물 분자 및 파손에 취약하고 생성된 산의 가수분해는 일반적으로 동일한 조건에서 폴리에스테르 폴리에스테르의 추가 가수분해를 촉매할 수 있기 때문에 분석했습니다. TPU는 폴리에테르 TPU에 비해 ​​수분 함량이 훨씬 높으므로 폴리에스터 TPU의 경우 건조 과정에서 특히 주의해야 합니다. 철저한 건조, 건조 조건을 엄격하게 관리하십시오. 건조조건은 엄격히 통제되어야 한다.

2. 가압단계

사전 성형 단계든 사출 단계든, 사출 성형의 폴리머 용융물은 접합 작용의 내부 정압과 외부 동압을 받아야 합니다. 압력 단계를 유지하면 중합체 용융물에 고압이 가해지며, 이 압력 하에서 분자 사슬 사이의 자유 부피가 감소하여 분자 사슬 세그먼트 사이의 자유 부피가 압축되고, 큰 분자 사슬 세그먼트가 가까워지기 때문에 압축됩니다. 점도 증가의 성능을 강화하는 분자간 힘은 에테르 TPU 에테르 결합 응집 에너지로 인해 더 낮고 결합의 회전 장벽이 작아서 소형 사슬 세그먼트의 분자 사슬이 향상됩니다. 작은 것의 역할, 따라서 압축 시 분자 사슬의 상대적 변위가 더 크기 때문에 점도 성능이 넓은 범위에서 변경될 수 있습니다. 또한 폴리에테르 TPU 분자 사슬은 폴리에스터 TPU에 비해 ​​훨씬 부드럽기 때문에 영구 변형이 형성되기 어렵기 때문에 폴리에테르 TPU 가공 공정에서 압력을 유지해야 하는 폴리에테르 TPU에 비해 ​​폴리에테르 TPU는 더 오랫동안 제어할 수 있습니다. 유지 시간.

3. 처리시간

일반적으로 분자량이 증가하여 분자 사슬 부분이 길어지고, 분자 사슬 무게 중심이 느려지고, 사슬 부분 사이의 상대적 변위가 느려질수록 더 많은 기회를 상쇄하고, 장쇄의 분자 유연성이 증가합니다. , 얽힘 지점의 증가, 해리 및 미끄러짐 문제의 사슬이 증가하여 유동 과정의 저항이 증가하고 시간과 에너지의 필요성이 증가하여 전단 감도의 점도를 나타냅니다. 일반적으로 폴리에스테르 TPU는 폴리에테르 TPU의 분자량보다 크기 때문에 가공 및 성형에 필요한 시간이 더 길어집니다.

4. 가공온도

폴리에스터 TPU는 일반적으로 폴리에테르 TPU에 비해 ​​분자량 분포가 더 넓기 때문에 가공온도가 더 높다. 폴리에테르 TPU의 질소-산소 결합은 깨지기 쉽기 때문에 가공을 위해서는 상대적으로 낮은 온도가 필요합니다.

5. 압력

폴리에스터 TPU는 분자 응집 에너지가 크기 때문에 분자 구조의 질소-산소 결합도 깨지기 어렵기 때문에 분자 결합을 깨기 위해서는 가공에 높은 온도와 압력이 필요합니다.

6. 냉각


폴리에스터 TPU는 내부마찰이 크고 분자응집력이 크기 때문에 정상상태로 돌아오더라도 냉각이 어렵기 때문에 더 긴 냉각시간이 필요하다.
7. 유동성

폴리에테르 TPU 에테르 결합 응집 에너지가 낮기 때문에 결합의 회전 장벽이 더 작으며 폴리에테르의 상대 분자 질량이 증가함에 따라 사슬이 더 유연하고 분자 사슬의 정도가 높습니다. 유연성이 좋아 활동성이 좋은 반면, 폴리에스터 TPU는 조금 뒤떨어집니다.

샤먼 LFT 복합 플라스틱 유한회사

Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD는 2009년에 설립되었으며 제품 연구 개발, R&D, 생산 및 판매 마케팅을 통합하는 장섬유 강화 열가소성 재료의 세계적인 브랜드 공급업체입니다. 당사의 LFT 제품은 ISO9001&16949 시스템 인증을 통과했으며 자동차, 군사 부품 및 총기, 항공우주, 신에너지, 의료 장비, 풍력 에너지, 스포츠 장비 등의 분야를 포괄하는 많은 국가 상표 및 특허를 획득했습니다.