Чем отличается термопластичная резина TPR от термопластичного полиуретана TPU?

Термопластичная резина TPR и термопластичный полиуретан TPU: различия материалов

TPR или термопластичный каучук обычно представляет собой сополимер, который объединяет свойства полистирола (PS) и бутадиенового (синтетического) каучука.

Этот материал был разработан, чтобы обеспечить большую часть свойств синтетического каучука, позволяя обрабатывать (и повторно обрабатывать) в более точном и контролируемом процессе литья под давлением.

TPR обеспечивает выдающуюся усталостную устойчивость, химическую стабильность, ударную вязкость и умеренную пригодность к переработке при правильной обработке.

TPU или термопластичный полиуретан — это широкая классификация полиуретановых полимеров, обладающих такими свойствами, как эластичность, прозрачность, износостойкость и очень высокая устойчивость к маслам.

Материалы являются термопластичными с различными степенями эластомерного поведения. Их высокая прочность и упругость обусловлены структурой полимерной цепи, состоящей из чередующихся жестких и мягких сегментов.

В этой статье будет проведено дальнейшее сравнение TPR и TPU, их применения, использования, физических свойств и альтернативных материалов.

Что такое термопластичная резина?

TPR (термопластичная резина) обычно состоит из смеси 23% полистирола и 77% бутадиена. Его получают путем эмульсионной полимеризации составляющих полимеров.

В процессе получается неразделимый материал, который содержит эластомерную термореактивную фазу и распределенную жесткую матрицу из термопластичного материала.

В результате получаются свойства обоих компонентов, но он может быть обработан с предельной точностью на оборудовании для литья под давлением.

Типичные каучуки синтезируются или очищаются в частично полимеризованной форме, а затем применяется тепло для завершения процесса сшивки.

В случае TPR бутадиеновый компонент изготавливается полностью сшитым и производится в виде мелкодисперсного порошка.

Затем компонент PS заменяет сшивание, связывая каучук в прочную полимерную матрицу. Гибкость является результатом эластичности бутадиенового компонента, где резиновая связь внутри частиц практически неэластична.

TPR не соответствует характеристикам вулканизированных каучуков, поэтому он не подходит для производства шин, так как имеет слишком низкий модуль разрыва.

Тем не менее, значительно лучшие свойства TPR, устойчивые к озону, атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению, означают, что он находит широкое применение во многих секторах производства.

Что такое термопластичный полиуретан?

Полимеры TPU состоят из блочных структур с более длинными «мягкими» областями с низкой поляризацией и короткими «жесткими» участками с гораздо более высокой поляризацией.

Ковалентные связи между двумя типами сегментов образуют хорошо интегрированные цепи, свойства которых зависят от обоих элементов цепи.

Изменяя молекулярные массы и соотношения составных частей, можно получить широкий спектр свойств у химически (почти) идентичных материалов.

Температуры стеклования двух компонентов могут быть одинаковыми или разными, и они могут быть химически изменены, чтобы быть выше или ниже. Эти проблемы обработки позволяют получить ряд тепловых свойств полученного семейства материалов.

Более высокая поляризация более твердых элементов вызывает сильное притяжение, которое индуцирует псевдокристаллические области, расположенные в высокоэластичной матрице.

Псевдокристаллические области ведут себя как сшивающие элементы, которые объясняют высокий модуль упругости семейства, в то время как более длинные и мягкие цепи смягчают этот эффект, позволяя производить диапазон твердости/эластичности.

Термопластичная резина TPR и термопластичный полиуретан TPU в чем разница

Этот эффект сшивания уменьшается до нуля по мере превышения температуры стеклования более твердого компонента.

Семейство ведет себя как группа полностью термопластичных материалов, которые можно перерабатывать на обычном оборудовании для литья под давлением.

TPU могут быть переработаны путем плавления и риформинга, хотя при повторном плавлении происходит значительное ухудшение длины/целостности цепи.

TPR против TPU: применение и использование

Ниже перечислены типичные отрасли и общие области применения TPR:

  1. Автопроизводство: дверные и оконные уплотнители, детали трансмиссии/подвески, вставки в крыльях, внешняя и внутренняя отделка, приборные панели, воздуховоды кондиционера и двигателя, втулки, приводные ремни, трубы для жидкости, напольные коврики, уплотнительные кольца.
  2. Строительство: Дверные и оконные уплотнители, гидравлические уплотнители, сантехнические уплотнители.
  3. Промышленность: Виброгасители, трубы, коллекторы, уплотнения, втулки подвески, амортизаторы, кровельные мембраны.
  4. Бытовое применение: уплотнения холодильников, накладки на рукоятки, чехлы для мобильных телефонов, панели переключателей, виброгасители.
  5. Медицина: воздуховоды, пломбы для шприцев, дыхательные маски и камеры, пломбы, клапаны и катетеры.
  6. Электроника: герметизация, силовые кабели, высококачественные кабели, защита от ударов мобильных телефонов и уплотнения.
  7. Обувь и спортивный инвентарь: ласты для дайвинга, трубки для ныряния, маски, ручки для лыжных палок, компоненты лыжных ботинок и подошвы для обуви.

Ниже перечислены типичные отрасли и распространенные области применения ТПУ:

  1. Автомобилестроение: Детали салона автомобиля (хорошее качество поверхности, долговечность, износостойкость и низкая стоимость).
  2. Сельское хозяйство: идентификационные метки для животных (большая гибкость, устойчивость к разрывам и атмосферным воздействиям, а также устойчивость к температуре. Отлично подходит для инкапсуляции RFID).
  3. Трубопроводы и сантехника: уплотнительные профили и уплотнительные кольца, трубы, ремни и шланги. Специальные полимеры с оптимальными свойствами текучести расплава, адаптированной к экструзии высокой устойчивостью к гидролизу гидравлическими и другими маслами и органическими веществами, устойчивостью к сжатию при высоких температурах, высокой ударной вязкостью, гибкостью и устойчивостью к разрыву.
  4. Текстиль: используется для конвейерных лент, надувных лодок и военной техники. Широкий выбор вариантов обработки, хорошие механические, химические и термические свойства.
  5. Спортивное оборудование: невероятная гибкость, ударопрочность и термостойкость, прозрачность и устойчивость к воздействию окружающей среды.

Существуют общие секторы рынка и якобы общие области продуктов, в которых могут использоваться материалы TPR или TPU.

В общем, общие черты не подразумевают взаимозаменяемости, поскольку каждое приложение имеет тенденцию использовать узкое свойство того или иного материала.

Например, в автомобильной промышленности, как правило, используются термопластичные эластомеры для обеспечения исключительной гибкости и устойчивости к атмосферным воздействиям, а термопластичные полиуретаны — для обеспечения устойчивости, износостойкости и эргономичности.

TPR против TPU: физические свойства

В таблице 1 ниже сравниваются свойства TPR и TPU:

Таблица 1: Сравнение свойств TPR и TPU
Свойство Значение TPR (метрика) Значение TPU (метрика)

Твердость по Шору D

10–69

59–83

Прочность на растяжение, максимальная

0,345–80,0 МПа

28,0–96,0 МПа

Прочность на растяжение, предел текучести

0,586–4,83 МПа

52,4–79,3 МПа

Модуль упругости

0,0180–0,683 ГПа

0,621–5,50 ГПа

Предел текучести при изгибе

2,66–24,1 МПа

19,0–95,1 МПа

Модуль упругости при изгибе

0,0917–0,814 ГПа

0,520–4,50 ГПа

Истирание Табера, мг/1000 циклов

30–800

5–25

Температура плавления

104–191°С

185–243°С

Коэффициент теплового расширения, линейный

1 10–170 мкм/м°С

13,5–55,8 мкм/м°С

TPR против TPU: возможность вторичной переработки и экологичность

Оба материала получены из нефтехимических источников, и их характеристики устойчивости и переработки очень похожи.

ТПУ легко перерабатывается; его отходы могут быть переработаны обратно в высококачественное сырье. Хотя он имеет тенденцию быть второсортным из-за термического разложения.

ТПУ также является биоразлагаемым и, как правило, разлагается на свалке/в компосте в течение 3–5 лет. При разложении не оставляет токсичных остатков. ТПУ также постепенно становятся доступными и могут быть изготовлены из мономеров биологического происхождения.

TPR также хорошо перерабатывается, но, как и большинство полимеров, переработанный материал является второсортным.

Это стабильные материалы, которые очень медленно разлагаются в естественной среде. Также становятся доступными исходные материалы мономеров для TPR, полученные из водорослей.

TPR против TPU: стоимость

TPR, как правило, очень недорогие материалы, в диапазоне от 1,60 до 2,00 долларов за кг. ТПУ немного дороже, от 2 до 4 долларов за кг.

Альтернативные материалы TPR и TPU

Для использования в литье под давлением доступен широкий спектр термопластичных эластомерных материалов с таким же широким спектром свойств и цен.

Хотя они не являются взаимозаменяемыми во всем диапазоне, существует много общих свойств, которые приводят к вариантам на этапе спецификации. Ниже перечислены некоторые альтернативные материалы:

  1. Термопластичные вулканизаты (TPE-V или TPV).
  2. Термопластичные полиолефины (TPE-O или TPO).
  3. Термопластичные сополиэфиры (TPE-E, COPE или TEEE).
  4. Амиды термопластичных полиэфирных блоков (TPE-A).
  5. Стироловые блок-сополимеры (TPE-S).
  6. Резина, перерабатываемая в расплаве (MPR).
  7. Фторполимерные эластомеры (FPE).

Если есть возможность перейти на термореактивные полимеры , существует больше вариантов материалов, перечисленных ниже:

  1. Вулканизированный натуральный каучук (NR) (латекс, вулканизированный с образованием каучука Buna).
  2. Полиизопрен (ИК).
  3. Полихлоропрен (CR).
  4. Бутадиеновый каучук (БК).
  5. Нитрильный (бутадиеновый) каучук (NBR).

Термореактивные каучуки привносят в список опций новые свойства и новые ограничения. Однако они могут достигать замечательных результатов всякий раз, когда требуются определенные свойства, и проблемы с обработкой не мешают их использованию.

В этой статье представлены TRP и TPU, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждены различные области применения каждого из них.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

1 × один =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: