Термопластичные полиуретаны (TPU) — полиуретановые эластомеры, которые при нагревании размягчаются и переходят в состояние, пригодное для формования, а после охлаждения снова твердеют.
В отличие от сшитых полиуретанов, TPU можно перерабатывать методами, характерными для обычных термопластов, например экструзией и литьём под давлением.
Из чего состоят термопластичные полиуретаны
TPU имеют сегментированную структуру. В их макромолекулах чередуются:
- мягкие сегменты, сформированные преимущественно длинноцепочечными полиолами;
- жёсткие сегменты, образованные диизоцианатом и низкомолекулярным удлинителем цепи.
В качестве полиольной части применяют полиэфирные, полиэстерные и поликарбонатные диолы. Распространённые удлинители цепи — бутандиол, гександиол и некоторые ароматические диолы. В качестве диизоцианата могут использоваться, например, MDI и HDI.
Соотношение мягких и жёстких сегментов позволяет изменять твёрдость, эластичность, прочность, другие свойства материала.
Полиэфирные и полиэстерные TPU
Состав мягкого сегмента во многом определяет эксплуатационные характеристики TPU.
Полиэфирные TPU обычно выбирают, когда требуется повышенная стойкость к гидролизу и воздействию микроорганизмов. Современные полиэфирные марки применяют, например для кабельных оболочек, шлангов, профилей, технических деталей.
Полиэстерные TPU могут обеспечивать высокую механическую прочность, износостойкость, устойчивость к маслам, но обычно более чувствительны к длительному воздействию влаги, гидролизу.
Поэтому выбор основы зависит от среды эксплуатации, температуры, механической нагрузки, контакта с водой или химическими веществами.
Какими свойствами обладают TPU
Термопластичные полиуретаны ценят за сочетание свойств, которое можно изменять подбором сырья и рецептуры.
Для разных марок характерны:
- высокая эластичность;
- прочность при растяжении;
- сопротивление истиранию;
- широкий диапазон твёрдости;
- стойкость к маслам и смазочным материалам;
- способность работать при многократной деформации;
- хорошее восстановление формы после нагрузки.
Конкретные характеристики зависят от химической структуры и марки TPU.
Твёрдость термопластичных полиуретанов
TPU выпускают в широком диапазоне твёрдости — от мягких эластичных материалов до сравнительно жёстких марок.
| Сфера применения | Твердость по Шору материала (по шкале А) | Твердость по Шору материала (по шкале D) |
| Резиновые ленты | 20 | - |
| Валки и ролики бумагоделательных машин | 70 | |
| Выглаживающая колодка штампов для обработки металлов | 65 | |
| Низкопрофильные покрышки | 95 | - |
| Литые резиновые покрышки | 90 | 45 |
| Основания штампов для обработки металлов | 85 | 40 |
| Направляющие валки и ролики | 80 | 35 |
| Подкладки и основания, предотвращающие чрезмерное абразивное изнашивание материалов | 75 | - |
| Дорожки протекторов автомобильных покрышек | 65-80 | - |
| Щетки стеклоочистителей | 60 | - |
| Уплотнители дверей | 55 | - |
| Внутренние пневматические камеры автомобильных покрышек | 50 | - |
| Печатные валки | 25 | - |
Как перерабатывают TPU
Основные способы переработки готовых термопластичных полиуретанов:
- литьё под давлением;
- экструзия;
- выдувное формование;
- каландрирование;
- компаундирование.
Для TPU применяют стандартное оборудование для переработки термопластов.
Где применяют термопластичные полиуретаны
Из TPU производят:
- ролики, валики;
- шланги, трубки;
- кабельные оболочки;
- ремни;
- плёнки;
- элементы обуви;
- технические детали;
- износостойкие накладки;
- автомобильные компоненты.
Материал выбирают по твёрдости, эластичности, стойкости к истиранию, гидролизу, маслам, температуре и другим условиям эксплуатации.
