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回收TPU废料和TPU材料的发展历程山东德州市星光橡塑制品厂万芳

发布时间:2020-02-14 12:34:39 阅读: 来源:湿巾厂家

回收TPU废料和TPU材料的发展历程-山东德州市星光橡塑制品厂

回收TPU废料

TPU中文名称热塑性聚氨酯弹性体,回收TPU废料是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子化合物。TPU可加热塑化,化学结构上没有或很少交联,其分子基本是线性的,然而却存在一定的物理交联,主要有聚酯型和聚醚型之分,是一种新型的有机高分子化合物材料。它硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油,透明,弹性好,是一种各项性能优异,可以代替橡胶,软性聚氯乙烯PVC材料。它优异的物理性能,例如耐磨性、回弹力都好过普通聚氨酯、PVC,耐老化性好过橡胶,是介于橡胶和塑料的一类高分子材料,在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用,可以说是替代PVC和PU,以满足越来越多领域的环保要求的最理想的材料。被国际上称为新型环保聚合物材料。

一、TPU的起源

TPU首次由德国Bayer公司开发成功并开始工业生产,随后其他各大公司也开始相继生产,至今已经有50多年历史了。在亚洲,日本是第一个引进了德国的TPU生产技术的地区,随后在20世纪八十年代,台湾从日本又引进了这种技术,并且开始工业化生产。我们大陆地区从上世纪七八十年代通过 七五攻关 ,初步掌握了TPU双螺杆法连续生产合成技术,但是由于TPU生产技术门槛高,特别是设备要求和生产管理水平要求高。所以我们大陆的生产一直在低水平徘徊,研究也没取得太大的进展,研发和生产水平一直落后与外资企业和台资企业。本世纪后,随着各大台湾企业的登陆,大陆的TPU生产才得到了大力的发展。

二、技术与应用的发展

TPU的结构式由两部分构成,一部分是由二异氰酸酯分子与扩链剂反应得到的刚性嵌段,另一部分是由二异氰酸酯分子与大分子多元醇反应得到的柔性段。两部分相互交替镶嵌构成了TPU整体。TPU材料具有具有很强的高张力、高拉力、强韧和耐老化特性,并且,它可以用一般塑料加工方法生产出各种制品,废料可回收利用,可广泛使用助剂和填料,以改善某些物理性能、加工性能或降低成本,是一种实用度很广的环保型新型材料。目前,TPU已经运用到了医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面,其具有其他塑料材料所不能及的高强度、强韧性、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候变化的特性,同时,其也具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放登许多优异的功能。

TPU按软段结构可主要分为聚酯型和聚醚型。聚酯型含有内聚能较高的酯基,产品的机械性能较高,成本适中,但是耐水性能较差。聚醚型没有酯基,而且含有可自由放置的醚键,表现出较好的低温柔顺性和耐水性,但是机械强度和耐热性能比较差。聚乙内酯型介于聚酯和聚醚之间,综合性能较好,但是价格比较高。我们生产应用根据自己需要,可以改变配方构型,制作出需要性能的TPU。

现有的生产TPU技术发展迅速,对原有的TPU原料进行各种改性,使之应用范围越来越广。

TPU材料的合成反应比较复杂,但是合成TPU的最基本反应是由多元醇和异氰酸酯反应生成氨酯基。由含有氨酯基的结构链段为重复单元,再加上长链多元醇和短链多元醇组合成硬段软段相间的分子链结构,就是TPU的基本结构。大分子多元醇与异氰酸酯连接形成长分子链,因为分子链较长,表现为柔性,就成了整

个分子链中的软段结构。短链二元醇和异氰酸酯连接成短链结构,同理,也就成了分子链中的硬段结构。这样硬软相间的特殊结构赋予了TPU既有弹性又有不错的机械性能且可热塑加工的特殊性能。由此可知,对于不同的大分子多元醇,扩链剂和多异氰酸的选择可制取出品种繁多性能各异的TPU产品。

现有的TPU材料的生产、改进的方向多是原料、配比的差异、或者是一些辅料的添加差异。目前生产普通TPU材料最佳的方法是一步法用双螺杆挤压机生产。用一步法制得的TPU,基本上是属于一种嵌段线性聚合物。其工艺步骤是由原料预备、计量输送、混合反应、挤出造粒四个部分组成。这种方法的优点就是原料配比计量精确、混合均匀、反应温度均一及物料在机内停留时间均匀等。在生产过程中,对原料水分的控制、计量的精度、输送、温度分布以及切粒技术都要严格控制把关的。同时,根据需要,通过配方的调整,就可以得到需要物性的TPU。现在对原有TPU技术的改良主要考虑是TPU材料的物理机械性能、各项耐性、环保和节省成本上面。TPU材料的物理机械性能和原材料的质量、配比有着直接的联系,原料在进行高温熔融之前,要保证原材料的纯度、温度、干燥度、混合度均匀、比例、合成的硬软段含量,这些对生产的机械设计要求很高。除此之外,各种助剂的添加,也是改进TPU材料性能的重要技术手段。催化剂的选择对TPU材料的性能影响巨大,选用的催化剂种类不同,加入的量不同,加入时间、温度不同,已经被证明了对TPU的性能影响是巨大的。还各种其他的填充剂,也会对TPU的性能造成巨大的影响。随着TPU生产技术的不断发展,市场对TPU产品的成本控制、外型方面要求会越来越高,对性能的要求也会越来越高,这也使TPU生产技术不断发展。

TPU生产技术的发展,生产技术的成熟,TPU性能的不断完善,使之在不同的领域等到了应用。而后,由于PVC等聚氯乙烯聚合物被欧盟等发达国家禁止使用,TPU作为性能优良,环保无污染的替代品,得到了更大的应用市场。

TPU材料的应用几乎渗透到了各个工业领域,如建筑、汽车制造、防震缓冲材料、铺装材料、制革、医疗卫生等,而且还有许多潜在的领域有待开发。

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