Poliuretanos TPU > ▶ TPU vs. TPE
Las diferencias entre el TPU éter y TPU éster
El Poliuretano Termoplástico (TPU) se clasifica principalmente en dos tipos según su estructura molecular: TPU Poliéter y TPU Poliéster.
- El TPU éter destaca por su resistencia a los rayos UV. Ofrece mayor resistencia a la hidrólisis (deterioro por agua) y a la degradación microbiana, además de buena flexibilidad incluso a bajas temperaturas. El poliéter poliuretano se puede usar en presencia de agua.
- Es un material inodoro e inocuo para el medio ambiente, que es resistente a la hidrólisis, alta resistencia, alta resistencia a la abrasión, buena resistencia al desgarro, resistencia a la tracción y resistencia al pelado, alta estanqueidad al aire, dureza fuerte, no es fácil de amarillear, Ambientalmente seguro y no tóxico. Duradero, resistente al frío, resistente a la intemperie y mantiene una buena flexibilidad a menos de 35 grados; especialmente adecuado para su uso en productos de entretenimiento de agua inflable;
- El TPU éster sobresale por su extrema resistencia al desgaste, a la abrasión y resistencia a altas temperaturas. El TPU poliéster de poliuretano comparado con el anterior tiene mayor histéresis y menos elasticidad, por lo tanto, mayor absorción de impactos. Destaca por su resistencia a aceites, grasas,disolventes orgánicos y detergentes, pero menos al agua y al calor. y se elige a menudo para aplicaciones que requieren excelentes propiedades mecánicas El TPU éster teme la oxidación causada por la exposición solar (rayos UV), TPU amarillento. Sin embargo, no es resistente a la hidrólisis. Después de un cierto período de uso, sus sustancias internas se disolverán en agua, serán amarillentas y serán más duras que el poliéter. No es apto para productos acuáticos.
Diferencias clave entre TPU Éster y TPU Éter
- Resistencia al agua: Es altamente resistente a la humedad y no se degrada fácilmente por la hidrólisis.
- Clima y frío: Mantiene una excelente flexibilidad incluso a temperaturas extremadamente bajas.
- Uso común: Ideal para aplicaciones en exteriores, entornos húmedos o donde se requiera contacto con el agua.
- Resistencia mecánica: Ofrece una resistencia superior a la abrasión, al desgarro y al desgaste físico.
- Químicos: Es muy resistente a aceites, combustibles y disolventes.
- Uso común: Preferido para aplicaciones industriales pesadas y piezas de alto impacto.
La diferencia en la segmentación suave tiene los siguientes efectos en las propiedades físicas:
- Resistencia a la tracción: TPU de poliéster> TPU de poliéter
- Resistencia al desgarro: TPU de poliéster> TPU de poliéter
- Resistencia a la abrasión: TPU poliéster> TPU poliéter
- Resistencia química: TPU de poliéster> TPU de poliéter
- Vaporización por humedad: TPU de poliéster
- Impacto a baja temperatura: TPU de poliéster
- Transparencia: TPU poliéster> TPU poliéter.
- Propiedades bactericidas: TPU de poliéster
Diferencias entre poliéster y poliéter TPU
Materias primas utilizada
- Las materias primas para la producción de poliéter TPU son principalmente diisocianato de 4-4'-difenilmetano (MDI), politetrahidrofurano (PTMEG), 1, 4-butanodiol (BDO), en donde la cantidad de MDI es de aproximadamente el 40%, PTMEG representa aproximadamente el 40% y BDO representa aproximadamente el 20%.
- Las materias primas de producción de poliéster TPU incluyen principalmente diisocianato de 4-4'-difenilmetano (MDI), 1, 4-butanodiol (BDO) y ácido adípico (AA), en donde la cantidad de MDI es aproximadamente del 40%, AA representa alrededor del 35%, y BDO representa alrededor del 25%.
La distribución de la masa molecular y el impacto
La distribución relativa de la masa molecular del poliéter sigue la ecuación de probabilidad de Poisson, y la distribución relativa de la masa molecular es estrecha. La distribución relativa de la masa molecular del poliéster diol obedece a la distribución de probabilidad de Flory y la distribución relativa de la masa molecular es más amplia. El peso molecular del segmento blando tiene un efecto sobre las propiedades mecánicas del poliuretano. En términos generales, si el peso molecular del poliuretano es el mismo y el segmento blando es poliéster, la resistencia del poliuretano aumenta a medida que aumenta el peso molecular del poliéster diol; Con el éter, la resistencia del poliuretano disminuye a medida que aumenta el peso molecular del poliéter diol, pero aumenta la elongación. Esto se debe a que el segmento blando de poliéster en sí es más polar, el peso molecular es grande, la estructura es regular y la resistencia es favorable, mientras que el segmento blando de poliéter es débil. Si el peso molecular aumenta, el segmento duro del poliuretano es El contenido relativo disminuye y la resistencia disminuye.
Propiedades mecánicas
Poliol, poliéster y otros oligómeros polioles constituyen un segmento blando. Los segmentos blandos representan la mayoría de los poliuretanos, y diferentes polioles oligoméricos difieren de los poliuretanos preparados con diisocianatos en sus propiedades. El elastómero de poliuretano y la espuma obtenida utilizando el poliéster polar como un segmento blando tienen mejores propiedades mecánicas. Debido a que el poliuretano hecho de poliéster contiene un grupo de éster polar, el poliuretano no solo puede formar enlaces de hidrógeno entre los segmentos duros, sino que también los grupos polares en el segmento blando pueden relacionarse parcialmente con los grupos polares en el segmento duro. El grupo forma un enlace de hidrógeno, de modo que la fase dura puede distribuirse más uniformemente en la fase suave, funcionando como un punto de reticulación elástica. Ciertos poliésteres pueden formar cristales de segmento blando a temperatura ambiente, lo que afecta las propiedades del poliuretano. El poliéster poliuretano tiene mayor resistencia, resistencia al aceite y estabilidad a la oxidación térmica que el tipo de poliéter PPG, pero la resistencia a la hidrólisis es inferior a la del tipo de poliéter.
Estabilidad hidrolítica
Cuando el poliuretano termoplástico de poliéster está protegido con carbodiimida, se mejora la resistencia a la hidrólisis. El poliuretano termoplástico de tipo poliéter éster y el poliuretano termoplástico de tipo poliéter tienen la mejor resistencia a la hidrólisis a altas temperaturas.
El poliéster es susceptible de romperse por el ataque de las moléculas de agua, y el ácido formado por la hidrólisis puede catalizar aún más la hidrólisis adicional del poliéster. El tipo de poliéster tiene cierta influencia sobre las propiedades físicas y la resistencia al agua del elastómero. A medida que aumenta el número de grupos metileno en la materia prima de poliéster diol, se mejora la resistencia al agua del poliéster poliuretano elastómero obtenido. El contenido del grupo éster es pequeño, y la resistencia al agua también es buena. De manera similar, el elastómero de poliéster sintetizado usando un ácido dibásico de cadena larga tiene mejor resistencia al agua que el poliuretano a base de poliéster a base de poliéster de ácido dibásico de cadena corta.
Resistencia microbiana
Los poliuretanos termoplásticos blandos de poliéster están expuestos a suelos húmedos para un contacto prolongado con microorganismos, mientras que los poliuretanos termoplásticos blandos o poliéter y los poliuretanos termoplásticos de poliéter o los poliuretanos termoplásticos rígidos generalmente no están sujetos a ataque microbiano.
Comparación de precios
Los elastómeros de poliéter poliuretano tienen un precio mucho más alto que los elastómeros de poliéster poliuretano. Las principales razones son:
1 El elastómero de poliéter poliuretano tiene buena resistencia a la hidrólisis, resistencia a bajas temperaturas y resistencia a la flexión.
2 En comparación con los polioles de poliéster, los polioles de poliéter que constituyen el segmento blando de TPU tienen materias primas de mayor producción.
3 El proceso de producción de poliéter poliol es mucho más complicado que el poliéster poliol.
4 Los poliéter polioles son difíciles de controlar en las condiciones del proceso.
5 Al producir polioles de poliéter, los requisitos para los equipos de producción son altos. Al mismo tiempo, se deben tomar ciertas medidas de protección durante el proceso de producción.
Diferencias en el procesamiento
Secado
Como sabemos, el poliuretano es un polímero polar que absorbe lentamente la humedad cuando se expone al aire. Los gránulos de TPU que absorben la humedad se forman en estado fundido y el agua se vaporiza a la temperatura de procesamiento, de modo que la superficie del producto no es lisa, se generan burbujas en el interior y se reducen las propiedades físicas. Por lo tanto, para garantizar el rendimiento del producto y evitar las burbujas causadas por la vaporización de la humedad durante el proceso de fusión, antes del procesamiento de TPU, generalmente es necesario secar los pellets.
También hemos analizado la estabilidad hidrolítica de los ésteres y éteres de TPU en el pasado. El poliéster se rompe fácilmente por las moléculas de agua, y el ácido formado por hidrólisis puede catalizar la hidrólisis adicional del poliéster. En las mismas condiciones, el TPU de poliéster tiene un contenido de agua mucho mayor que el TPU de poliéter. Por lo tanto, el TPU de poliéster debe notarse especialmente durante el proceso de secado. Debe estar completamente seco y estrictamente seco. Las condiciones son controladas.
Como sabemos, el poliuretano es un polímero polar que absorbe lentamente la humedad cuando se expone al aire. Los gránulos de TPU que absorben la humedad se forman en estado fundido y el agua se vaporiza a la temperatura de procesamiento, de modo que la superficie del producto no es lisa, se generan burbujas en el interior y se reducen las propiedades físicas. Por lo tanto, para garantizar el rendimiento del producto y evitar las burbujas causadas por la vaporización de la humedad durante el proceso de fusión, antes del procesamiento de TPU, generalmente es necesario secar los pellets.
También hemos analizado la estabilidad hidrolítica de los ésteres y éteres de TPU en el pasado. El poliéster se rompe fácilmente por las moléculas de agua, y el ácido formado por hidrólisis puede catalizar la hidrólisis adicional del poliéster. En las mismas condiciones, el TPU de poliéster tiene un contenido de agua mucho mayor que el TPU de poliéter. Por lo tanto, el TPU de poliéster debe notarse especialmente durante el proceso de secado. Debe estar completamente seco y estrictamente seco. Las condiciones son controladas.
Etapa de mantenimiento de la presión
Cuando se inyecta el polímero fundido, ya sea en la etapa de pre-plástico o en la etapa de inyección, la masa fundida se somete a una combinación de presión estática interna y presión dinámica externa. Durante la fase de empaque, el polímero fundido se someterá a alta presión. Bajo esta presión, el volumen libre entre los segmentos moleculares será comprimido. Debido a la disminución en el volumen libre entre las cadenas moleculares, la proximidad de los segmentos macromoleculares aumenta las fuerzas intermoleculares. Es decir, se mejora la viscosidad aparente. Además, como el TPU de poliéter tiene una energía cohesiva más baja del enlace éter y una barrera rotatoria más pequeña del enlace, el efecto de fortalecer la cadena apretada entre las cadenas moleculares es menor, por lo que cuando se comprime, la molécula El desplazamiento relativo del La cadena es grande, por lo que la viscosidad parece poder variar en un amplio rango. Además, dado que la cadena molecular del TPU de poliéter es mucho más flexible que el TPU de poliéster, su deformación permanente es difícil de formar, por lo que cuando se presiona el TPU de poliéter durante el procesamiento, se combina con el TPU de poliéster. En contraste, los TPU de poliéter tienen que controlar tiempos de espera más largos.
Cuando se inyecta el polímero fundido, ya sea en la etapa de pre-plástico o en la etapa de inyección, la masa fundida se somete a una combinación de presión estática interna y presión dinámica externa. Durante la fase de empaque, el polímero fundido se someterá a alta presión. Bajo esta presión, el volumen libre entre los segmentos moleculares será comprimido. Debido a la disminución en el volumen libre entre las cadenas moleculares, la proximidad de los segmentos macromoleculares aumenta las fuerzas intermoleculares. Es decir, se mejora la viscosidad aparente. Además, como el TPU de poliéter tiene una energía cohesiva más baja del enlace éter y una barrera rotatoria más pequeña del enlace, el efecto de fortalecer la cadena apretada entre las cadenas moleculares es menor, por lo que cuando se comprime, la molécula El desplazamiento relativo del La cadena es grande, por lo que la viscosidad parece poder variar en un amplio rango. Además, dado que la cadena molecular del TPU de poliéter es mucho más flexible que el TPU de poliéster, su deformación permanente es difícil de formar, por lo que cuando se presiona el TPU de poliéter durante el procesamiento, se combina con el TPU de poliéster. En contraste, los TPU de poliéter tienen que controlar tiempos de espera más largos.
Tiempo de procesamiento
En general, el peso molecular aumenta la longitud de la cadena molecular, cuanto más lento se mueve el centro de gravedad de la cadena molecular, cuanto mayor es el desplazamiento relativo entre los segmentos, mayor es la flexibilidad de la cadena larga de la molécula, más enredo, la liberación y Resbalón de la cadena. Dificultad para moverse, aumentando la resistencia del proceso de flujo, aumentando el tiempo y la energía requeridos, mostrando la sensibilidad de la viscosidad al cizallamiento. En general, el TPU de poliéster tiene una masa molecular mayor que el TPU de poliéter, por lo que el tiempo requerido para el procesamiento y el moldeado es más largo.
En general, el peso molecular aumenta la longitud de la cadena molecular, cuanto más lento se mueve el centro de gravedad de la cadena molecular, cuanto mayor es el desplazamiento relativo entre los segmentos, mayor es la flexibilidad de la cadena larga de la molécula, más enredo, la liberación y Resbalón de la cadena. Dificultad para moverse, aumentando la resistencia del proceso de flujo, aumentando el tiempo y la energía requeridos, mostrando la sensibilidad de la viscosidad al cizallamiento. En general, el TPU de poliéster tiene una masa molecular mayor que el TPU de poliéter, por lo que el tiempo requerido para el procesamiento y el moldeado es más largo.
Temperatura de procesamiento
Dado que el TPU de poliéster generalmente tiene una distribución de masa molecular más amplia que el TPU de poliéter, la temperatura requerida para el procesamiento es más alta. Dado que el enlace nitrógeno-oxígeno del poliéter TPU es relativamente fácil de romper, debe procesarse a una temperatura relativamente baja.
Presion
Dado que el TPU de poliéster tiene una gran energía cohesiva molecular, el enlace nitrógeno-oxígeno en la estructura molecular también es difícil de romper, por lo que requiere alta temperatura y presión para procesar su enlace molecular.
Dado que el TPU de poliéster tiene una gran energía cohesiva molecular, el enlace nitrógeno-oxígeno en la estructura molecular también es difícil de romper, por lo que requiere alta temperatura y presión para procesar su enlace molecular.
Enfriando
Dado que el TPU de poliéster tiene una gran fricción y una gran energía cohesiva de la molécula, es difícil enfriarlo incluso si vuelve a un estado normal, por lo que se requiere un largo tiempo de enfriamiento.
Liquidez
Debido a la baja energía cohesiva del poliéter TPU ether bond, la barrera de rotación del enlace es pequeña. A medida que aumenta la masa molecular relativa del poliéter, la cadena es más flexible y la cadena molecular tiene un alto grado de flexibilidad, por lo que muestra una buena liquidez, mientras que el poliéster TPU es menor
Debido a la baja energía cohesiva del poliéter TPU ether bond, la barrera de rotación del enlace es pequeña. A medida que aumenta la masa molecular relativa del poliéter, la cadena es más flexible y la cadena molecular tiene un alto grado de flexibilidad, por lo que muestra una buena liquidez, mientras que el poliéster TPU es menor
Como detectar si TPU éteres y TPU ésteres
Aquí hay dos formas de implementar la transacción desde una perspectiva práctica:
Identificación en base a la densidad.
Esta operación es más fácil de realizar y los pasos son simples, la densidasd el TPU Poliéter es mas baja que la del TPU Poliéster :
- TPU Poliéter 1.13-1.18 gr/cm3
- TPU Poliéster 1.18-1.22 gr/cm 3
Identificación de elastómeros de poliuretano por reacción de color
Método: (A) La muestra de TPU se disuelve en 5-10 ml de un solvente adecuado: M-cresol, dimetil hidrazina o dimetil amida es un solvente efectivo para disolver TPU. La solución de TPU disuelto se deja caer en aproximadamente 0,1 gr de reactivo de reacción p-aminobencilo, y se vuelve amarillo después de unos minutos. Al hidrolizar el TPU, el grupo éster reacciona con la hidroxilamina para formar hidroxamato y luego reacciona con el cloruro férrico para formar una sal de complejo de color rojo oscuro o púrpura para identificar que el TPU es un TPU de poliéster, y el compuesto de éter no muestra un desarrollo de color característico.
Método: (B) Se hace reaccionar aproximadamente 5 gr de TPU con unas pocas gotas de hidróxido de potasio 2 mol/litro en una solución de metanol con fenolftaleína, usando fenolftaleína como indicador para mantener la mezcla alcalina y agregar unas gotas de clorhidrato de hidroxilamina al metanol (solución saturada). La mezcla se calentó (50 ° C) en unos pocos segundos, se acidificó con 1 mol / L de ácido clorhídrico y se añadió una gota de solución acuosa al 3% de cloruro férrico. El poliéster TPU mostró inmediatamente un color púrpura característico, que se preparó a partir de aceite de ricino o ácido graso dimerizado. El poliéster es marrón o púrpura-marrón, y el poliéter TPU no desarrolla color. El método de identificación pertenece al método de identificación química, y el método de identificación de densidad pertenece al método de identificación física, y tiene más credibilidad que eso, y también puede ser adoptado. Sin embargo, debido a que la operación involucra muchos reactivos químicos, los pasos y los procedimientos experimentales deben controlarse estrictamente y el experimento es complicado. Por lo tanto, es necesario llevar a cabo personal profesional en este campo. Es más exigente para los operadores generales.
No mezclar ésteres con éteres
El grupo éter en el poliéter TPU es diferente del grupo éster en el poliéster TPU, y la estructura molecular es diferente, por lo que el grupo éter generalmente tiene poca compatibilidad en la resina basada en éster, por lo que los dos se mezclarán. Existe un fenómeno de estratificación y existe una relación estrecha con la fuerza intermolecular del enlace éter. Además, la cristalinidad del poliéster es generalmente mucho más fuerte que la del poliéter, por lo que la compatibilidad también es pobre. Sin embargo, no todos los éteres son así. Debido a que la cristalinidad del PTMG (politetrahidrofurano) es similar a la del poliéster, la compatibilidad del poliéter TPU sintetizado con PTMG y el poliéster TPU es ligeramente mejor. El proceso sintético se puede sintetizar, pero las propiedades físicas de los productos procesados se reducirán considerablemente, lo que no vale la pena perder, por lo que no es necesario llevar a cabo la mezcla. Se puede ver que los éteres y los ésteres no se pueden mezclar para procesar debido a las diferencias en la estructura molecular, la energía cohesiva molecular, las fuerzas intermoleculares, las diferencias de cristalinidad y su molecular. De acuerdo con la compatibilidad, cuando los dos se mezclan, habrá líneas obvias. En la superficie de la pieza de prueba, y se producirá turbidez. Incluso si se puede mezclar y procesar juntos, las propiedades físicas de los productos procesados se reducirán considerablemente, especialmente si no se pueden usar para procesar piezas particularmente transparentes. Será muy difícil en la producción de grandes volúmenes. En el proceso, también debe prestar especial atención a no mezclar los dos.