全球化工行业的领航者沙特基础工业公司 (SABIC) 与特种化学品领域的领航者路博润公司已开发出兼容材料解决方案,非常适合消费电子和移动行业等领域的各种应用。 这些解决方案结合了软质和硬质材料,可帮助客户推进可持续发展目标,为越来越薄、越来越脆弱的应用提供更多保护,并通过部件整合来简化生产流程。这些互补材料的潜在应用领域包括笔记本电脑、手机外壳和其他需要耐用性、防跌落和防滑表面的电子设备。 其中一项潜在应用,是以玻璃纤维增强型LNP THERMOCOMP™复合物为硬质基材、ESTANE ECO热塑性聚氨酯为软性包覆成型聚合物的笔记本电脑外壳。 SABIC材料具有高模量、低翘曲、良好的延展性和无溴/无氯阻燃性,以及抗冲击性和耐候性。 路博润ESTANE ECO热塑性聚氨酯则具有耐化学性和耐磨性。 除消费电子产品外,这些软硬结合的材料还可用于需要人体工程学或增强触觉等功能的行业。TPU具有良好的强度和韧性,能够抵抗撕裂和剪切力,在受到外部冲击或应力时不易发生撕裂或破损。山东食品接触级TPU材料
分子内适度的交联可使聚氨酯材料硬度、软化温度和弹性模量增加,断裂伸长率、长久变形和在溶剂中的溶胀性降低。对于聚氨酯弹性体,适当交联,可制得机械强度优良、硬度高、富有弹性,且有优良耐磨、耐油、耐臭氧及耐热性等性能的材料。但若交联过度,可使拉伸强度、伸长率等性能下降。聚氨酯化学交联一般是由多元醇(偶尔多元胺或其它多官能度原料)原料或由高温、过量异氰酸酯而形成的交联键(脲基甲酸酯和缩二脲等)引起,交联密度取决于原料的用量。与氢键引起的物理交联相比,化学交联具有较好的热稳定性。聚氨酯泡沫塑料是交联型聚合物,其中软制裁泡沫塑料由长链聚醚(或聚酯)二醇及三醇与二异氰酸酯及扩链交联剂制成,具有较好的弹性、柔软性;硬质泡沫塑料由***能度、低分子量的聚醚多元醇与多异氰酸酯(***I)等制成,由于很高的交联度和较多刚性苯环的存在,材料较脆。有研究表明,随着脲基甲酸酯、缩二脲等基团的增加,软质聚氨酯泡沫塑料的耐疲劳性能下降。山东食品接触级TPU材料尼龙织物两面挤塑涂复上聚氨酯热塑性弹性体制作充气筏,其性能远优于硫化橡胶充气筏。
TPU材料为基团共聚合物弹性体,由硬段与软段结构所组成,存在于同一个分子中的硬相和软相构成大分子链段,大分子中软段与硬段的结构、比例、形成氢键的能力以及结晶性能,决定了TPU的弹性、强度、伸长率以及耐水性、耐磨性能、高低温性能等所有特性。是种性能优异又成熟的环保材料。分聚酯型TPU、聚醚型TPU、脂肪族型TPU、聚碳酸酯型TPU、聚已内酯型TPU,其中聚酯型和聚醚型TPU为主流市场。低碳生活是未来世界的生活环境,有效减少全球温室气体排放量是未来各企业不可避免的课题。因此,以生物基(生质材料)为原料取代石油基热塑性聚氨酯(TPU)的使用,将可以在生产过程中减少二氧化碳排放量,使TPU成为真正绿色材料的未来发展趋势。
聚氨酯的性能,归根结底受大分子链形态结构的影响。特别是聚氨酯弹性体材料,软段和硬段的相分离对聚氨酯的性能至关重要,聚氨酯的独特的柔韧性和宽范围的物性可用两相形态学来解释。聚氨酯材料的性能在很大程序上取决于软硬段的相结构及微相分离程度。适度的相分离有利于改善聚合物的性能。从微观形态结构看,在聚氨酯中,强极性和刚性的氨基甲酸酯基等基团由于内聚能大,分子间可以形成氢键,聚集在一起形成硬段微相区,室温下这些微区呈玻璃态次晶或微晶;极性较弱的聚醚链段或聚酯等链段聚集在一起形成软段相区。软段和硬段虽然有一定的混容,但硬段相区与软段相区具有热力学不相容性质,导致产生微观相分离,并且软段微区及硬段微区表现出各自的玻璃化温度。软段相区主要影响材料的弹性及低温性能。硬段之间的链段吸引力远大于软段之间的链段吸引力,硬相不溶于软相中,而是分布其中,形成一种不连续的微相结构,常温下在软段中起物理交联点的作用,并起增强作用。故硬段对材料的力学性能,特别是拉伸强度、硬度和抗撕裂强度具有重要影响。这就是聚氨酯弹性体中即使没有化学交联,常温下也能显示**度、高弹性的原因。TPU具有良好的耐候性,不易受到紫外线、湿气和温度变化的影响。
TPU具有较好的强度、韧性、耐磨性等性能,使其成为非常适合电线电缆的护套材料。但在充电桩等应用领域则需要更高的阻燃性能。提高TPU阻燃性能的方式一般有2种,一是反应型阻燃改性,即通过化学键合,在合成TPU时引入具有阻燃功能的原料,比如含磷、氮等元素的多元醇或异氰酸酯;二是添加型阻燃剂改性,即以TPU为基材,添加阻燃剂进行熔融混合。反应型改性会改变TPU的结构,但添加型阻燃剂用量较大时,TPU强度下降,加工性能变差,添加少量又达不到需要的阻燃等级,目前尚未见到真正能满足充电桩应用的商品化的此类高阻燃产品。添加无卤阻燃剂是目前制备无卤阻燃TPU普遍的技术路线,一般以磷系、氮系、硅系、硼系阻燃剂复配或者以金属氢氧化物为阻燃剂。由于TPU自身易燃,往往阻燃剂填充量大于30%才能在燃烧时形成稳定的阻燃层。但阻燃剂添加量较大时,阻燃剂在TPU基材中分散不均匀,阻燃TPU力学性能不理想,这也限制了其在软管、薄膜和电缆等领域的应用推广。TPU具有强度高、弹性高、耐磨性好和屈挠性优异等优良机械性能。山东TPU290AE-FRM
按加工工艺分类,TPU 可分为挤出级、注塑级、胶粘级、压延级、吹塑级与发泡级。山东食品接触级TPU材料
扩链剂对聚氨酯性能也有影响。含芳环的二元醇与脂肪族二元醇扩链的聚氨酯相比有较好的强度。二元胺扩链剂能形成脲键,脲键的极性比氨酯键强,因而有二元胺扩链的聚氨酯比二元醇扩链的聚氨酯具有较高的机械强度、模量、粘附性、耐热性,并且还有较好的低温性能。浇注型聚氨酯弹性体多采用芳香族二胺MOCA作扩链剂,除固化工艺因素外,就是因为弹性体具有良好的综合性能。聚氨酯的软段在高温下短时间不会很快被氧化和发生降解,但硬段的耐热性影响聚氨酯的耐温性能,硬段中可能出现由异氰酸酯反应形成的几种键基团,其热稳定性顺序如下:异氰脲酸酯>脲>氨基甲酸酯>缩二脲>脲基甲酸酯其中**稳定的异氰酸酯在270℃左右才开始分解。氨酯键的热稳定性随着邻近氧原子碳原子上取代基的增加及异氰酸酯反应性的增加或立**阻的增加而降低。并且氨酯键两侧的芳香族或脂肪族基团对氨酯键的热分解性也有影响,稳定性顺序如下:R-NHCOOR>Ar-NHCOOR>R-NHCOOAr>Ar-NHCOOAr提高聚氨酯中硬段的含量通常使硬度增加,弹性降低。山东食品接触级TPU材料
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