0 грн.
Зробити замовлення
Світ полімерів відкриває широкі можливості для створення матеріалів, що мають особливі властивості. Одним із яскравих представників є термопластичний поліуретан, у якому вдалося агрегувати гнучкість, властиву гумі, та твердість, властиву металу.
Вперше про поліуретани заговорили 1937 року, коли командою Отто Байєра були отримані перші синтетичні ПУ-з'єднання. Через 3 роки матеріали все ще являли собою жорсткі піни та покриття, ні про яку термопластичність не було й мови. Через 10+ років світ дізнався про еластоміри.
Офіційно зареєстрованою датою появи термопластів вважається 1958: компанія B.F. Goodrich продемонструвала перший поліуретан під ТМ Estane. У 70-х роках минулого століття відкрили таку важливу особливість, як біосумісність, тому термополіуретани (ТПУ) почали вивчати для застосування у медичному напрямку.
Протягом останніх 30 років досконально вивчалися та модифікувалися властивості TPU. Сополімери поєднують у собі жорсткість, міцність, стійкість до стирання, еластичність та гнучкість. А зміна відсоткового вмісту вихідних компонентів, з яких виготовляється термопластичний поліуретан, та умов проведення хімічних реакцій допомагає формувати кінцеві властивості матеріалу.
Чим унікальний матеріал ТПУ, який набув такого широкого поширення?
Еластичність. Високий показник дозволяє матеріалу повертатися у вихідний стан після деформації – цей параметр важливий при виробництві ущільнювачів та матеріалів, що амортизують.
Хімічна стійкість. Термопластичний поліуретан зберігає свої властивості при контакті з мастилами, розчинниками, неорганічними сполуками.
Виключає фотостаріння. Матеріал не схильний до псування при впливі ультрафіолетового випромінювання та погодних коливань, тому стане в нагоді для зовнішнього застосування.
Термічна нейтральність. Полімер зберігає вихідні властивості при зміні температурного поля, тому добре адаптується до різних кліматичних умов.
Значна зносостійкість у поєднанні з великою міцністю. Це допомагає при виборі матеріалів для коліс для візків та іншого тягового спецтранспорту.
Однією з визначних властивостей ТПУ є його здатність до повторної переробки без істотної деградації властивостей, що досягається завдяки термопластичній природі матеріалу. При нагріванні до температури плавлення руйнуються фізичні зв'язки між молекулами, але зберігаються хімічні зв'язки всередині макромолекул, що дозволяє матеріалу відновлювати структуру при охолодженні.
Продукція з ТПУ випускається для автомобільної промисловості, будівельної та медичної сфери, електроніки, космічної галузі, для виготовлення спортивного інвентарю та взуття. Докладніше цей аспект буде розглянуто нижче.
За словами Ентоні Уолдера та Дженніфер Грін, співробітників компанії Lubrizol (раніше BF Goodrich), ще не до кінця вивчені всі напрямки застосування TPU, оскільки відбуваються постійні експерименти з матеріалом з метою подальшого вдосконалення його характеристик та можливої агрегації з іншими компонентними складами.
Виготовлення матеріалу здійснюється за двома технологіями:
- одностадійний, коли поліоли, діізоціанати та подовжувачі ланцюга одночасно змішуються в реакторі. При цьому не вдається досягти точного коригування мікроструктури готового продукту;
- двостадійної, при якій спочатку перемішується поліол з діізоціанатом, після чого до них додається подовжувач ланцюга. Послідовність з'єднання вихідних компонентів дозволяє гнучкіше формувати майбутню структуру термопластичного поліуретану.
При виробництві ТПУ враховують співвідношення вихідних складових, швидкість їх змішування, час проведення хімічних реакцій, тиск, температурний діапазон (для екструзії потрібен параметр +180…+220℃, а для звичайної реакції достатньо досягти +80…+120℃).
На сьогоднішній день відомо про 5 способів виробництва TPU.
1. Екструзійний. Гранули поміщають в екструдер для плавлення та отримання плівок або безперервного профілю. Спосіб підходить для отримання плівкових покриттів, труб.
2. Лиття у форми. Напівфабрикат заливають у ємності певної конфігурації, щоб він затвердів. Найчастіше такий метод вибирають для виготовлення прототипів майбутніх виробів з метою коригування їх геометричних розмірів.
3. Лиття з використанням тиску. Додати міцності та забезпечити покращення процесу допомагає затверджувач. Суміш надходить у форму під підвищеним тиском – саме такий підхід дозволяє отримати чіткі грані, контурні профілі та бажані кути. Спосіб застосовують для автомобільної, космічної промисловості та ін.
4. Спінінг. Метод полягає з розпорошення складу на поверхню, яка обертається. Створюється тонкий, рівномірний шар, необхідний для одержання плівкових матеріалів та інших покриттів.
5. Об'ємний друк. Одна з останніх розробок, що відразу отримала великий попит. У роботі використовують 3D-принтер, завдяки якому отримують окремі деталі та готові вироби в індивідуалізованому порядку. Також використовують для виготовлення найскладніших моделей.
Всі перелічені методи виробництва ТПУ допомагають отримувати різні вироби, які повністю враховують вимоги в різних сферах застосування. Автоматизація контролю на всіх етапах сприяє отриманню готової продукції зі стабільно високими характеристиками.
Важливо розуміти, чому термопластичний поліуретан вважається більш досконалим у порівнянні з найближчими аналогами.
У порівнянні з іншими гумами цей матеріал:
Матеріал зараховують до унікальних розробок, яким в даний час немає аналогів.
З позиції екологічності хочеться відзначити 4 важливі особливості.
1. Багаторазова переробка призводить до зниження виробничих відходів.
2. Якщо вибрати природні компоненти, то вдасться виготовити біорозкладні вироби, які не завдають шкоди навколишньому середовищу.
3. Продукція розрахована на значний термін експлуатації, тому відпадає потреба у приватній її заміні.
4. Через дуже низьку токсичність допускається виготовлення виробів для харчової продукції.
Універсальність властивостей термопластичного поліуретану зумовила його широке застосування у різноманітних галузях індустрії та сферах життя.
В електроніці/електротехніці знадобляться термопластичні корпуси для пристроїв, оболонки кабелів, клавіатури мембранного типу, ущільнювачі для волого- та пилозахисту, електронні компоненти, зроблені методом об'ємного друку.
При виготовленні товарів для спорту з ТПУ стануть у нагоді стійкі до тертя колеса для скейтбордів та роликових ковзанів, надійні покриття для рукояток тенісних, бадмінтонних ракеток, антиковзкі, вологостійкі елементи для спортінвентарю, фітнес-обладнання.
В автомобільній промисловості термопластичному поліуретану також знайдеться місце. З нього роблять кожухи для електричної проводки, захисні покриття від сколів та подряпин на кузові, елементи інтер'єру в салон, гнучкі шланги, шестірні, ремені приводу, ущільнюючі деталі, прокладки, бампери, амортизатори.
Будівництво. Тут із ТПУ виготовляють гідроізоляційні мембрани з ефектом паропропускання, матеріали для звукопоглинання, герметики, покриття для підлоги, ущільнювачі захисту металевих конструкцій.
У взуттєвій промисловості затребувані з ТПУ амортизуючі вставки, захисні деталі для робочих черевиків (чобіт), зносостійкі елементи верхньої частини взуття.
Медицина. З термопластичного поліуретану виготовляють деталі для імплантів, шланг для обладнання, ортези, протези, катетери, діафрагми, матраци з ефектом пам'яті. і навіть складові для штучного серця. Матеріали з додаванням іонів срібла в продукцію, що використовується в громадських місцях, зменшують потенційну небезпеку масових заражень у період активації хвороботворних мікробів. Ведуться дослідження щодо створення нових, комбінованих складів TPU, які стануть проривом у регенеративній медицині.
Промислове обладнання потребуватиме більш рідкісного техобслуговування та ремонту, якщо встановлювати муфти, скребки, очищувачі, демпфери, ущільнювачі, віброізолятори з термопластичного поліуретану.
Також застосування ТПУ набуло поширення як елементи для садового інвентарю, при виготовленні іграшок, предметів домашнього побуту, компонентів побутової техніки.
Можна з упевненістю стверджувати, що термопластичний поліуретан довго залучатиме розробників, а спектр його застосувань зможе лише розширюватися. Чого варта ідея щодо вловлювання вуглекислого газу на виробництві з метою перетворення його з відходу в корисний матеріал? З нього надалі планується виготовляти один із складових сировинних компонентів для ТПУ. Виробнича компанія «Інтмакс» уважно стежить за розробками цього багатогранного продукту.