TPU の紹介

TPU と略称される熱可塑性ポリウレタン エラストマーは、PU 熱可塑性プラスチックとしても知られ、オリゴマー ポリオール ソフト セグメントとジイソシアネート鎖延長剤ハード セグメントで構成される線状ブロック コポリマーです。

TPU分子には-NH-COO-基が含まれており、その特性の多くは長鎖ジオールの種類に依存し、ハードセグメントとの硬度の比率を調整して光老化を調整し、光安定剤を向上させるために追加できます。しかし、イソシアネートが芳香族か脂肪族であるかにも依存します。

脂肪族と芳香族の違い

芳香族イソシアネートは、紫外線による酸化変色を気にしない場合に使用されます。芳香族ポリイソシアネートから製造されたポリウレタンコーティングは酸化されやすいため、直射日光の下で劣化する可能性が高くなります。
対照的に、脂肪族イソシアネートは主に光安定化コーティングの製造に使用されます。これらの製品は、自動車のクリアコートや多くの水性配合物など、紫外線や太陽光に対する安定化が確実に必要な場合に使用されます。[41]

脂肪族イソシアネート

脂肪族ポリイソシアネートは、優れた耐薬品性と優れた耐老化性を備えたポリウレタンコーティングを提供します。フェニル基が存在しないため、脂肪族イソシアネートを使用すると、過酷な条件下でも長期にわたる接着が保証されます。[54]

芳香族イソシアネート


脂肪族誘導体と比較して、これら 2 つのグループの製品の誘導体は、コーティングの耐老化性 (黄変) や化学薬品に対する耐性 (特に耐アルカリ性の低下) を低下させます。したがって、芳香族ポリイソシアネートは主に内装用途（床コーティング、タンクコーティングなど）またはプライマーに使用されます。プライマーの黄ばみがトップコートの色に影響を与え、中間層の剥離を引き起こすため、自動車分野ではプライマーの使用さえも少なくなっています[67]。
一般に、芳香族ポリイソシアネートは主にコーティングには使用されません。例えば、TDI 製品の 80% はソフトフォームの製造に使用され、MDI 製品の 65% はハードフォームの製造に使用されます。[70]

ポリエーテル系TPUとポリエステル系TPUの違い

TPU の軟質部分にはさまざまなポリアルコールを使用できますが、ポリアルコールはポリエーテル系とポリエステル系に大別できます。

ポリエーテルタイプ (エーテル): 高強度、耐加水分解性および高反発、良好な低温性能。

ポリエステルタイプ (エステル): 引張特性、曲げ特性、耐摩耗性、耐引裂性、耐溶剤性、および高温に対する耐性が優れています。

材質特性による柔らかさの違いは以下の通りです。

引張強さ -- ポリエステル ポリエーテル
引裂強度 -- ポリエステル ポリエーテル
耐摩耗性 -- ポリエステル ポリエーテル
耐薬品性 -- ポリエステル ポリエーテル
水分蒸発 -- ポリエステル < ポリエーテル
低温衝撃 -- ポリエステル < ポリエーテル

透明性 -- ポリエステル ポリエーテル
耐菌性 -- ポリエステル<ポリエーテル

6 つの違い

1.原材料の製造と配合の違い

(1) ポリエーテル型 TPU の製造原料は主に 4-4'-ジフェニルメタン ジイソシアネート (MDI)、ポリテトラヒドロフラン (PTMEG)、1,4-ブタンジオール (BDO) であり、そのうち MDI の量は約 40 ％、ＰＴＭＥＧは約４０％、ＢＤＯは約２０％を占める。

(2) ポリエステル系 TPU の製造原料は主に 4-4'-ジフェニルメタン ジイソシアネート (MDI)、1,4-ブタンジオール (BDO)、アジピン酸 (AA) であり、そのうち MDI の量は約 40% , AAは約35%、BDOは約25%を占めます
。
2．分子量分布とその影響

ポリエーテルの相対分子量分布はポアソンの確率方程式に従い、相対分子量分布はより狭い。一方、ポリエステルジオールの相対分子量分布はフローリーの確率分布に従い、相対分子量分布はより広いです
。
ソフトセグメントの分子量は、ポリウレタンの機械的特性に影響を与えます。一般に、ポリウレタンの分子量が同じと仮定すると、ソフトセグメントがポリエステルの場合、ポリエステルジオールの分子量が大きくなるほどポリウレタンの強度は増加します。ポリウレタンのソフトセグメントがポリエーテルの場合、ポリエーテルジオールの分子量が増加すると、伸び率は増加しますが、強度は低下します。これは、ポリエステル系のソフトセグメント自体が極性が高く、分子量が大きく、規則性の高い構造のため、強度が向上するのに有利であるのに対し、ポリエーテル系のソフトセグメントは、分子量が大きくなると極性が低くなるためです。 、ポリウレタンのハードセグメントの相対含有量が減少し、強度が低下します。

3．機械的特性の比較


ポリエーテル、ポリエステル、その他のオリゴマーポリオールがソフトセグメントを構成します。ソフトセグメントはポリウレタンの大部分を占め、異なるオリゴマーポリオールとジイソシアネートから製造されるポリウレタンの特性は異なります。極性ポリエステルはポリウレタンエラストマーのソフトセグメントであり、より優れた機械的特性によって得られる発泡体です。なぜなら、ポリエステルは極性エステル基を含むポリウレタンで作られており、この種のポリウレタンは内部のハードセクション間だけでなく、極性基のソフトセクションも極性基のハードセクションの一部となって水素結合を形成することができるからです。結合により、硬質相が軟質相中により均一に分布し、架橋点の役割を果たします。室温では、特定のポリエステルが結晶化してポリウレタンの性能に影響を与えるソフトセグメントを形成する可能性があります。ポリエステル系ポリウレタンは、ＰＰＧポリエーテル系よりも強度、耐油性、熱酸化安定性が高いが、耐加水分解性はポリエーテル系より劣る。
４．加水分解安定性の比較

ポリエステルエステル系TPUをカルボジイミドで保護すると耐加水分解性が向上します。高温下での耐加水分解性が最も優れているのはポリエーテルエステル系TPUとポリエーテル系TPUである
。

ポリエステルは水分子によって破壊されやすく、加水分解によって生成される酸がポリエステルのさらなる加水分解を触媒します。ポリエステルの種類は、エラストマーの物理的特性と耐水性に一定の影響を与えます。原料のポリエステルジオールのメチレン基の数が増加すると、製造されるポリエステル系ポリウレタンエラストマーの耐水性が向上します。エステル基含有量が少ないほど耐水性も良くなります。同様に、長鎖二塩基酸を使用して合成されたポリエステルから製造されたポリウレタンエラストマーの耐水性は、短鎖二塩基酸を使用したポリエステルベースのポリウレタンの耐水性よりも優れています。
5.微生物耐性の比較


ポリエステルタイプのソフト TPU は、湿った土壌と長時間接触すると微生物によって攻撃される可能性がありますが、ポリエーテルタイプのソフトまたは硬質 TPU、およびポリエーテルタイプの TPU または硬質 TPU は通常、微生物の攻撃を受けません。
6．価格比較

ポリエーテル ポリウレタン エラストマーは、主に以下の理由により、ポリエステル ポリウレタン エラストマーよりもはるかに高価です。

(1) ポリエーテルポリウレタンエラストマーは、良好な耐加水分解性、耐低温性、耐屈曲性を備えています。

・TPU ソフトセクションの組成は、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールの原料の生産と比較して、価格が高くなります。


(iii) ポリエーテルポリオールの製造プロセスは、ポリエステルポリオールの製造プロセスよりもはるかに複雑です。
(4) ポリエーテルポリオールの反応工程における工程条件の制御は困難である。

ポリエーテルポリオールの製造においては、製造設備に対する要求がより高く、同時に製造プロセスにおいて一定の保護措置を講じることに注意を払う必要がある。

プロセスの差分比較

1.乾燥

ご存知のとおり、ポリウレタンは極性ポリマーであり、空気にさらされるとゆっくりと湿気を吸収します。吸湿性TPUペレットを溶融加工成形すると、加工温度で水分が蒸発し、製品の表面が滑らかにならず、内部の気泡、物性が低下するため、製品の性能を確保し、製品の性能を確保するために発生する気泡を防ぐことができます。一般に、TPU 加工前の溶融加工中の水の蒸発により、ペレットを乾燥する必要があります。

以前の TPU エステルとエーテルの加水分解安定性の比較で分析しました。これは、ポリエステルが水分子の影響を受けやすく、破壊されやすく、生成された酸の加水分解がポリエステルのさらなる加水分解を触媒する可能性があるためです。通常、同じ条件下では、 ポリエステルTPUはポリエーテルTPUに比べて含水率がはるかに高いため、ポリエステルTPUの乾燥工程では特に注意し、十分な乾燥に注意し、乾燥条件を厳密に管理してください。乾燥条件は厳密に管理する必要があります
。
2．加圧ステージ

射出成形におけるポリマー溶融物は、成形前段階であっても射出段階であっても、溶融物は接合作用の内部静圧と外部動圧を受ける必要があります。保持圧力段階では、ポリマー溶融物は高圧にさらされ、この圧力下で分子鎖セグメント間の自由体積が圧縮されます。これは、分子鎖間の自由体積が減少するため、大きな分子鎖セグメントが近接するためです。粘度の性能を強化する分子間力が増加し、さらにエーテル TPU のおかげでエーテル結合の凝集エネルギーが低くなり、結合の回転障壁が小さくなり、その結果分子鎖の強化が起こります。コンパクト鎖セグメントの役割が小さいため、圧縮時に分子鎖の相対変位が大きくなり、粘度性能が広範囲で変化します。また、ポリエーテルTPUはポリエステルTPUに比べて分子鎖が非常に滑らかであるため、永久変形が起こりにくいため、ポリエーテルTPUの加工工程で圧力を維持し、ポリエステルTPUに比べてポリエーテルTPUの方が長寿命を制御します。保持時間

3.処理時間

一般に、分子量が増加すると、分子鎖セグメントが長くなり、分子鎖の重心が遅くなり、鎖セグメント間の相対変位が遅くなり、より多くの機会が相殺され、長鎖の分子の柔軟性が増加します。 、絡み合い点の増加、解離と滑りの困難の連鎖により、流動プロセスの抵抗が増加し、必要な時間とエネルギーが増加し、せん断に対する粘度の感度が高くなります。通常、ポリエステル TPU はポリエーテル TPU より分子量が大きいため、加工および成形に必要な時間は長くなります。

４．処理温度

ポリエステル TPU は一般に、ポリエーテル TPU と比較して分子量分布が広いため、加工温度が高くなります。ポリエーテル TPU の窒素と酸素の結合は切断されやすいため、加工を実現するには比較的低い温度が必要です。

5.圧力

ポリエステル TPU は分子凝集エネルギーが大きいため、分子構造内の窒素と酸素の結合も切断されにくく、その加工には分子結合を切断するために高温と圧力が必要です
。
6．冷却

ポリエステル TPU は内部摩擦が大きく、分子凝集力が大きいため、元の状態に戻っても冷却されにくく、冷却時間が長く必要となります。

7.流動性

ポリエーテル TPU のエーテル結合凝集エネルギーが低く、結合の回転障壁が小さくなり、ポリエーテルの相対分子量が増加するため、鎖がより柔軟になり、その分子鎖は高度な柔軟性を持ちます。柔軟性に優れているため、良好な機動性を発揮しますが、ポリエステルTPUはやや劣ります。

厦門LFT複合プラスチック有限公司

Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD は 2009 年に設立され、製品の研究開発、研究開発、生産、販売マーケティングを統合した長繊維強化熱可塑性材料の世界的なブランドサプライヤーです。当社のLFT製品はISO9001&16949システム認証に合格し、自動車、軍事部品および銃器、航空宇宙、新エネルギー、医療機器、風力エネルギー、スポーツ用品などの分野をカバーする多くの国家商標および特許を取得しています。