miniatura|Encenalls d'uretà termoplàstic (TPU) El poliuretà termoplàstic (TPU) és qualsevol dels polímers de poliuretà que són termoplàstics; és a dir, es tornen flexibles quan s'escalfen i s'endureixen quan es refreden. Això contrasta amb la majoria dels poliuretans, que són termoestables, endurint-se irreversiblement. Els poliuretans termoplàstics (TPU) revelen àmplies combinacions tant de propietats físiques com d'aplicacions de processament. Normalment, són flexibles i elàstics amb una bona resistència a l'impacte, l'abrasió i les inclemències del temps. Amb els TPU, hi ha la possibilitat de coloració i fabricació mitjançant una àmplia gamma de tècniques. Per tant, la incorporació de TPU podria millorar la durabilitat general de molts productes.

Els poliuretans termoplàstics tenen moltes propietats desitjables, com ara l'elasticitat, la transparència i la resistència a l'oli, el greix i l'abrasió. Tècnicament, són elastòmers termoplàstics, que consisteixen en copolímers de bloc segmentats linealment compostos per segments durs i tous.

Química El TPU és un copolímer de bloc que consisteix en seqüències alternes de segments o dominis durs i tous formats per la reacció de (1) diisocianats amb diols de cadena curta (extensors de cadena) i (2) diisocianats amb diols de cadena llarga. Variant la proporció, l'estructura i/o el pes molecular dels compostos de reacció, es pot produir una enorme varietat de TPU diferents. Això permet als químics de l'uretà ajustar l'estructura del polímer a les propietats finals desitjades del material.

Morfologia Una resina de TPU consisteix en cadenes polimèriques lineals en estructures de bloc. Aquestes cadenes contenen segments de baixa polaritat que són força llargs (anomenats segments tous), alternant amb segments més curts i d'alta polaritat (anomenats segments durs). Ambdós tipus de segments estan units per enllaços covalents, de manera que en realitat formen copolímers de bloc. La miscibilitat dels segments durs i tous en el TPU depèn de les diferències en la seva temperatura de transició vítria (Tg) que es produeix a l'inici del moviment segmentari microbrownià, identificable per espectres mecànics dinàmics. Per a un TPU immiscible, l'espectre del mòdul de pèrdua normalment mostra pics dobles, cadascun dels quals s'assigna a la Tg d'un component. Si els dos components són miscibles, el TPU es caracteritzarà per un únic pic ample la posició del qual es troba entre la dels dos pics Tg originals dels components purs.

La polaritat de les peces dures crea una forta atracció entre elles, cosa que provoca un alt grau d'agregació i ordre en aquesta fase, formant zones cristal·lines o pseudocristal·lines situades en una matriu tova i flexible. Aquesta separació de fases entre ambdós blocs pot ser més o menys important, depenent de la polaritat i el pes molecular de la cadena flexible, les condicions de producció, etc. Les zones cristal·lines o pseudocristal·lines actuen com a enllaços creuats físics, cosa que explica l'alt nivell d'elasticitat del TPU, mentre que les cadenes flexibles impartiran les característiques d'elongació al polímer.

Aquests "pseudoenllaços creuats", però, desapareixen sota l'efecte de la calor i, per tant, els mètodes clàssics d'extrusió, emmotllament per injecció i calandratge són aplicables a aquests materials. En conseqüència, els residus de TPU es poden reprocessar.

Usos El TPU té moltes aplicacions, com ara panells d'instruments d'automoció, rodes giratòries, eines elèctriques, articles esportius, dispositius mèdics, corretges de transmissió, calçat, basses inflables, mànegues contra incendis, puntes de peses amortidores i una varietat d'usos de pel·lícules, làmines i perfils extrudits. El TPU també és un material popular que es troba en carcasses exteriors flexibles de dispositius com telèfons mòbils i protectors de teclat.

El TPU s'utilitza en el revestiment de filferros i cables, mànegues i tubs, en aplicacions de recobriment adhesiu i tèxtil, i com a modificador d'impacte d'altres polímers. http://pub.lubrizol.com/Engineered-Polymers/Markets/Industrial-Solutions També s'utilitza en pel·lícules d'alt rendiment, com ara estructures de vidre d'alta resistència als impactes.

El TPU és un elastòmer termoplàstic utilitzat en la impressió 3D per deposició de filament fusionat (FFD). L'absència de deformació i la manca de necessitat d'imprimació el converteixen en un filament ideal per a impressores 3D quan els objectes necessiten ser flexibles i elàstics. Com que el TPU és un termoplàstic, es pot fondre amb el hotend de la impressora 3D, imprimir-lo i després refredar-lo fins a convertir-lo en un sòlid elàstic. Les pols de TPU també s'utilitzen per a altres processos d'impressió 3D, com ara la sinterització làser selectiva (SLS) i la impressió per raig de tinta 3D. També s'utilitza en grans màquines d'injecció vertical o extrusió per imprimir directament sense el pas intermedi d'extrusió de filament o preparació de pols.

Visió general del TPU al mercat Les propietats del TPU disponible comercialment inclouen:

alta resistència a l'abrasió rendiment a baixa temperatura alta resistència al cisallament alta elasticitat transparència resistència a l'oli i al greix

Els TPU disponibles actualment es poden dividir principalment en dos grups, segons la química del segment tou:

TPU basats en polièster (principalment derivats d'èsters d'àcid adípic) TPU basats en polièter (principalment basats en èters de tetrahidrofuran (THF)).

Les diferències entre aquests dos grups es mostren a la taula següent.

Taula de propietats Taula 1: Principals diferències entre el TPU basat en polièster i el polièter.

(A = excel·lent; B = bo; C = acceptable; D = deficient; F = molt deficient) PropietatTPU a base de polièsterTPU basat en polièterResistència a l'abrasióUnUnPropietats mecàniquesUnBFlexibilitat a baixa temperaturaBUnEnvelliment per calorBDResistència a la hidròlisiDUnResistència químicaUnC.Resistència microbianaDUnForça d'adherènciaBDInjectabilitatBB El TPU és l'opció correcta quan es requereix flexibilitat a baixes temperatures i/o un elastòmer termoplàstic (TPE) resistent a l'abrasió. TPU basat en polièter en casos on es requereix una excel·lent resistència a la hidròlisi i als microbis addicional, així com en casos on és important una flexibilitat extrema a baixa temperatura. TPU basat en èster en casos on la resistència a l'oli i al greix és més rellevant.

Quan es requereix un color clar estable i un rendiment que no es torna groguenc, s'utilitza TPU alifàtic (ATPU) basat en isocianats alifàtics.

BASF ha estat pionera en la reticulació durant la transformació del TPU, fet possible mitjançant l'addició d'agents reticulants líquids o l'ús d'un masterbatch additiu granulat sòlid. BASF, Merquinsa-Lubrizol i GRECO han desenvolupat bioTPU a base de plantes per a aplicacions d'elastòmers termoplàstics verds, comercialitzats com a Elastollan N, Pearlthane ECO i Isothane respectivament.

Seguretat El TPU pot contenir siloxans, alguns dels quals són considerats substàncies molt preocupants per la Unió Europea.

Referències

Categoria:Plàstics Categoria:Polímers