El poliuretano termoplástico ( TPU ) pertenece a una clase de plásticos de poliuretano con muchas propiedades, que incluyen elasticidad , transparencia y resistencia al aceite, la grasa y la abrasión. Técnicamente, son elastómeros termoplásticos que consisten en copolímeros de bloques lineales segmentados compuestos por segmentos duros y blandos.
Química
El TPU es un copolímero de bloques que consta de secuencias alternas de segmentos o dominios duros y blandos formados por la reacción de (1) diisocianatos con dioles de cadena corta (los llamados extensores de cadena) y (2) diisocianatos con dioles de cadena larga . Variando la relación, estructura y / o peso molecular de los compuestos de reacción, se puede producir una enorme variedad de TPU diferentes. Esto permite a los químicos de uretano ajustar la estructura del polímero a las propiedades finales deseadas del material.
Morfología
Una resina de TPU consta de cadenas poliméricas lineales en estructuras de bloques. Dichas cadenas contienen segmentos de baja polaridad que son bastante largos (llamados segmentos blandos), alternando con segmentos más cortos y de alta polaridad (llamados segmentos duros). Ambos tipos de segmentos están unidos entre sí por enlaces covalentes de modo que realmente forman copolímeros de bloque. La miscibilidad de los segmentos duros y blandos en TPU depende de las diferencias en su temperatura de transición vítrea (Tg) [1] que ocurre al inicio del movimiento segmentario micro-browniano, identificable por espectros mecánicos dinámicos. Para un TPU inmiscible, el espectro del módulo de pérdida muestra típicamente picos dobles, cada uno de los cuales se asigna a la Tg de un componente. Si los dos componentes son miscibles, el TPU se caracterizará por un único pico ancho cuya posición se encuentra entre la de los dos picos de Tg originales de los componentes puros.
La polaridad de las piezas duras crea una fuerte atracción entre ellas, lo que provoca un alto grado de agregación y orden en esta fase, formando zonas cristalinas o pseudocristalinas ubicadas en una matriz blanda y flexible. Esta denominada separación de fases entre ambos bloques puede ser más o menos importante, dependiendo de la polaridad y el peso molecular de la cadena flexible, las condiciones de producción, etc. Las áreas cristalinas o pseudocristalinas actúan como reticulaciones físicas , lo que explica para el alto nivel de elasticidad del TPU, mientras que las cadenas flexibles impartirán las características de alargamiento al polímero.
Sin embargo, estos "pseudo reticulaciones" desaparecen bajo el efecto del calor y, por lo tanto, los métodos clásicos de procesamiento de extrusión , moldeo por inyección y calandrado son aplicables a estos materiales. En consecuencia, la chatarra de TPU se puede reprocesar.
Usos
TPU tiene muchas aplicaciones que incluyen paneles de instrumentos automotrices, ruedas giratorias, herramientas eléctricas, artículos deportivos, dispositivos médicos, correas de transmisión, calzado, balsas inflables y una variedad de aplicaciones de películas, láminas y perfiles extruidos. [2] [3] El TPU también es un material popular que se encuentra en las carcasas externas de los dispositivos electrónicos móviles, como los teléfonos móviles. También se utiliza para fabricar protectores de teclado para portátiles. [4]
El TPU es bien conocido por sus aplicaciones en revestimientos de cables y alambres, mangueras y tubos, en aplicaciones de revestimientos adhesivos y textiles, como modificador de impacto de otros polímeros. [5] También se utiliza en películas de alto rendimiento, por ejemplo, el TPU transparente se utiliza en aplicaciones de películas transparentes muy exigentes, como estructuras de vidrio resistentes a los impactos ( películas de laminación de vidrio de TPU )
TPU es el elastómero termoplástico utilizado en la impresión 3D por deposición de filamentos fundidos FFD . La ausencia de deformaciones y el hecho de que no se necesita imprimación, lo hacen ideal para impresoras 3D de filamentos cuando los objetos necesitan ser flexibles y elásticos. El hecho de que el TPU sea un termoplástico permite que esos filamentos se vuelvan a fundir mediante el cabezal de "extrusión" de la impresora 3D y luego se enfríen de nuevo en la pieza elástica sólida. Los polvos de TPU también se utilizan para otros procesos de impresión 3D, como la sinterización LASER ( SLS TPU ) y la impresión de inyección de tinta 3D ( lecho de polvo de TPU ). También es posible utilizar en grandes equipos máquinas de inyección o extrusión vertical para imprimir directamente, sin el paso intermedio de extrusión de filamentos o preparación de polvo, simplemente eligiendo los granulados de TPU adecuados (pellets).
Descripción general de TPU en el mercado
Las propiedades de TPU comercialmente disponibles incluyen:
- alta resistencia a la abrasión
- rendimiento a baja temperatura
- alta resistencia al cizallamiento
- alta elasticidad
- transparencia
- resistencia al aceite y la grasa
Los TPU disponibles actualmente se pueden dividir principalmente en dos grupos, según la química del segmento suave:
- TPU a base de poliéster (derivados principalmente de ésteres de ácido adípico )
- TPU a base de poliéter (principalmente a base de éteres de tetrahidrofurano (THF) ).
Las diferencias entre estos dos grupos se describen en la siguiente tabla.
Tabla de propiedades
Tabla 1: Principales diferencias entre TPU a base de poliéster y poliéter. [6]
(A = excelente; B = bueno; C = aceptable; D = pobre; F = muy pobre)
Propiedad | TPU a base de poliéster | TPU a base de poliéter |
---|---|---|
Resistencia a la abrasión | A | A |
Propiedades mecánicas | A | B |
Flexibilidad a baja temperatura | B | A |
Envejecimiento térmico | B | D |
Resistencia a la hidrólisis | D | A |
Resistencia química | A | C |
Resistencia microbiana | D | A |
Fuerza de adherencia | B | D |
Inyectabilidad | B | B |
El TPU es la elección correcta cuando se solicita un TPE flexible a bajas temperaturas y / o resistente a la abrasión. TPU a base de poliéter en los casos en los que se requiere una hidrólisis excelente adicional y resistencia microbiana, así como en los casos en los que es importante una flexibilidad extrema a baja temperatura. TPU a base de éster en los casos en que la resistencia a aceites y grasas es más relevante.
Cuando se requiere un color claro estable y un comportamiento que no amarillea, se usa TPU alifático basado en isocianatos alifáticos .
BASF ha sido pionera en la reticulación durante la transformación de TPU, que es posible mediante la adición de reticulantes líquidos o el uso de un masterbatch de aditivo granulado sólido . El bio TPU de origen vegetal ha sido desarrollado para aplicaciones de elastómeros termoplásticos verdes por BASF, Merquinsa-Lubrizol y GRECO, comercializados como Elastollan N, Pearlthane ECO e Isothane respectivamente.
Nombres comerciales
Las marcas comerciales clave disponibles son:
- APAN (Aipol) [7]
- Epamould, Epaline para extrusión, Epacol para adhesivos, Pakoflex para cuero sintético (EPAFLEX)
- Elastollan ( BASF y ex Elastogran) [8]
- Pearlthane (Merquinsa, ahora parte de Lubrizol ) [9]
- Desmopán ( Covestro ) [10]
- Estane ( Lubrizol ) [11]
- Pellethane ( Lubrizol ) [12]
- New Power Industrial Limited (New Power®)
- Irogran ( Cazador ) [13]
- Exelast EC ( Shin-Etsu Polymer Europe BV ) [14]
- Laripur (COIM SpA) [15]
- Avalon (Cazador) -
- Isotano (Greco) [16]
- Zythane ( Alliance Polymers & Services ) [17]
- TPU 95A ( Ultimaker )
- Impulsar ( Adidas )
- LUVOSINT ( LEHVOSS ) [18]
- Tuftano [19]
Ver también
- Policarbonato
- Silicona
- Cubierta del teléfono móvil
Referencias
- ^ Miscibilidad polímero-polímero, O. Olabisi, Elsevier Publishing Company, Amsterdam. ISBN 0-12-5250501-0 Error de parámetro en {{ ISBN }}: ISBN no válido . , 2012
- ^ "Resina de poliuretano termoplástico (TPU) Texin®" . Bayer Material Science . Consultado el 26 de febrero de 2012 .
- ^ "Poliuretano termoplástico" . Consejo Americano de Química . Consultado el 26 de febrero de 2012 .
- ^ Michael, John. "Casos de TPU" . Cellz . Consultado el 13 de noviembre de 2014 .
- ^ http://pub.lubrizol.com/Engineered-Polymers/Markets/Industrial-Solutions
- ^ "PEARLTHANE" . Merquinsa, una empresa de Lubrizol . Consultado el 31 de enero de 2013 .
- ^ "Elastómeros de poliuretano Aipol" .
- ^ "BASF - Elastómeros termoplásticos de poliuretano" .
- ^ "Página de inicio de Merquinsa" . Merquinsa . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
- ^ "Bayer MaterialScience - Poliuretanos termoplásticos" . Bayer . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
- ^ "Polímeros de ingeniería de Estane" . Lubrizol . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
- ^ "Lubrizol - Pellethane TPE" . Lubrizol . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
- ^ "Huntsman TPU: Dando forma a tu mundo" . Huntsman Corporation . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
- ^ "Shin-Etsu Polymor Co., Ltd - Productos" . Química Shin-Etsu . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
- ^ "Productos Químicos - Laripur - Poliuretanos termoplásticos" . Grupo COIM . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
- ^ "Resinas GRECO TPU (Poliuretano Termoplástico) de Biocompatibilidad, Alta Tenacidad y Resistencia a la Abrasión" . greco.com.tw/ . Consultado el 26 de diciembre de 2009 .
- ^ Zythane
- ^ . LEHVOSS http://www.luvosint.com/ . Consultado el 25 de julio de 2018 . Falta o vacío
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( ayuda ) - ^ . Tuftane https://www.permali.co.uk/tuftane-tpu-film/ . Consultado el 17 de abril de 2020 . Falta o vacío
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