Thermoplastik poliuretan (TPU) adalah kelas elastomer poliuretan yang disintesis melalui reaksi polimerisasi pertumbuhan step antara isosianat dan senyawa yang mengandung hidroksil. Reaksi kimia mendasar dapat direpresentasikan sebagai:
Rn=c=o + r'-oh ⇌ r-nh-co-atau '
Dalam reaksi ini, kelompok isosianat bereaksi dengan gugus hidroksil untuk membentuk hubungan uretan.
Biasanya, TPU diproduksi menggunakan tiga komponen utama:
Poliol rantai panjang dengan berat molekul rata-rata mulai dari 600 hingga 4000 (yang membentuk segmen lunak);
Rantai ekstender, yang merupakan diol dengan berat molekul rendah (MW ~ 61-400); Dan
Diisosianat, yang bertindak sebagai prekursor segmen keras.
Sifat akhir dari TPU-rentang dari lembut dan fleksibel hingga kaku dan high-modulus-tergantung sebagian besar pada pemilihan dan rasio bahan baku ini.
Bahan segmen lunak
Segmen lunak berkontribusi fleksibilitas, elastisitas, dan mengontrol kinerja TPU pada suhu rendah, serta ketahanannya terhadap pelarut dan pelapukan. Segmen-segmen ini umumnya terbuat dari poliester atau polieter yang diakhiri dengan hidroksil.
Poliester lebih umum digunakan dan termasuk bahan seperti polyadipate, polycaprolactone, dan alifatik diol polikarbonat.
Polyether yang khas termasuk polypropylene glycol (PPG) dan polytetramethylene ether glycol (pTMEG). Kadang -kadang, campuran polyester dan poliol poliol digunakan untuk mengoptimalkan kinerja dengan menggabungkan resistensi hidrolitik, kekuatan mekanik, dan elastisitas.
Bahan Segmen Keras
Segmen keras terbentuk dari diolsosianat dan diol rantai pendek. Diisosianat yang paling banyak digunakan dalam produksi TPU adalah 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), yang dikenal karena reaktivitas dan kekakuannya yang tinggi. Diisosianat lain yang digunakan termasuk hexamethylene diisocyanate (HDI) dan 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyl diisocyanate (TODI), dipilih untuk kinerja atau kebutuhan pemrosesan tertentu.
Extender rantai umum adalah diol berat molekul rendah seperti etilen glikol, 1,4-butanediol, 1,6-heksanediol, dan eter hydroquinone (2-hydroxyethyl), yang membantu membangun segmen keras dan berkontribusi pada penguatan mekanis.
Aditif lainnya
Selain komponen utama, TPU sering menyertakan berbagai aditif untuk meningkatkan pemrosesan dan stabilitas jangka panjang:
Agen pelepasan cetakan, biasanya turunan dari asam lemak, silikon, atau fluoropolimer, ditambahkan dalam jumlah kecil (0,1%-0,2%) untuk membantu demolding.
Penstabil: Karbodiimida aromatik digunakan terutama dalam TPU berbasis poliester untuk mengurangi degradasi hidrolitik (1% -2% dengan massa). Fenol dan amina terhambat membantu memerangi oksidasi termal.
Penstabil UV, seperti turunan benzotriazole atau benzophenone, sering dikombinasikan dengan hal -hal (penstabil cahaya amina terhambat) untuk mencegah menguning dan degradasi dari sinar matahari.
Pengisi: Pengisi mineral seperti kalsium karbonat, bedak, dan silika meningkatkan kekakuan atau mengurangi biaya. Pengisi penguat termasuk mika, serat kaca, dan serat organik.
Pelumas, termasuk grafit, molibdenum disulfide, bubuk PTFE, dan minyak silikon, meningkatkan ketahanan aus dan karakteristik permukaan.
Plasticizer juga dapat dimasukkan untuk menyempurnakan fleksibilitas dan perilaku pemrosesan.
Sistem formulasi fleksibel ini adalah salah satu keuntungan terbesar TPU. Dengan menyesuaikan kimia dan formulasi, produsen dapat membuat nilai TPU yang dirancang untuk kriteria kinerja spesifik dari film lunak dan elastis hingga bagian struktural yang kaku-semua dengan tetap mempertahankan repressessabilitas termoplastik.