Der Unterschied zwischenTPU-Polyether-TypUndPolyester-Typ
TPU lässt sich in zwei Typen unterteilen: Polyether- und Polyester-TPU. Je nach Anwendungsanforderungen des Produkts muss der passende TPU-Typ ausgewählt werden. Beispielsweise ist Polyether-TPU besser geeignet als Polyester-TPU, wenn hohe Anforderungen an die Hydrolysebeständigkeit gestellt werden.
Sprechen wir also heute über die Unterschiede zwischenPolyether-TPUUndPolyester-TPUUnd wie lassen sie sich unterscheiden? Im Folgenden werden vier Aspekte näher erläutert: Unterschiede bei den Rohstoffen, strukturelle Unterschiede, Leistungsvergleiche und Identifizierungsmethoden.
1. Unterschiede bei den Rohstoffen
Ich glaube, vielen Menschen ist das Konzept der thermoplastischen Elastomere bekannt, die sich durch ihre Struktur aus weichen und harten Segmenten auszeichnen, um dem Material Flexibilität und Steifigkeit zu verleihen.
TPU besitzt sowohl weiche als auch harte Kettensegmente, wobei der Unterschied zwischen Polyether-TPU und Polyester-TPU im Anteil der weichen Kettensegmente liegt. Dieser Unterschied lässt sich bereits an den verwendeten Rohstoffen erkennen.
Polyether-Typ TPU: 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Polytetrahydrofuran (PTMEG), 1,4-Butandiol (BDO), mit einer Dosierung von ca. 40 % für MDI, 40 % für PTMEG und 20 % für BDO.
Polyester Typ TPU: 4-4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,4-Butandiol (BDO), Adipinsäure (AA), wobei MDI etwa 40 %, AA etwa 35 % und BDO etwa 25 % ausmacht.
Wir können sehen, dass der Rohstoff für das weiche Kettensegment des Polyether-TPU Polytetrahydrofuran (PTMEG) ist; der Rohstoff für die weichen Kettensegmente des Polyester-TPU ist Adipinsäure (AA), wobei Adipinsäure mit Butandiol zu Polybutylenadipatester als weichem Kettensegment reagiert.
2. Strukturelle Unterschiede
Die Molekülkette von TPU besitzt eine lineare Blockstruktur vom Typ (AB) n, wobei A ein Polyester oder Polyether mit hohem Molekulargewicht (1000-6000) ist, B im Allgemeinen Butandiol ist und die chemische Struktur zwischen den AB-Kettensegmenten aus Diisocyanat besteht.
Je nach Struktur des Polymers A kann TPU in Polyester-, Polyether-, Polycaprolacton- und Polycarbonat-Typen unterteilt werden. Die gebräuchlichsten Typen sind Polyether-TPU und Polyester-TPU.
Aus der obigen Abbildung können wir erkennen, dass die Gesamtmolekülketten von TPU vom Polyether-Typ und TPU vom Polyester-Typ jeweils lineare Strukturen aufweisen, wobei der Hauptunterschied darin besteht, ob das weiche Kettensegment ein Polyetherpolyol oder ein Polyesterpolyol ist.
3. Leistungsvergleich
Polyetherpolyole sind Alkoholpolymere oder -oligomere mit Etherbindungen und Hydroxylgruppen an den Enden der Molekülhauptkette. Aufgrund der geringen Kohäsionsenergie der Etherbindungen in ihrer Struktur und ihrer leichten Drehbarkeit sind sie besonders geeignet.
Polyether-TPU zeichnet sich daher durch hervorragende Flexibilität bei niedrigen Temperaturen, Hydrolysebeständigkeit, Schimmelresistenz, UV-Beständigkeit usw. aus. Das Produkt fühlt sich angenehm an, weist jedoch eine relativ geringe Schäl- und Bruchfestigkeit auf.
Die Estergruppen in Polyesterpolyolen mit ihrer hohen kovalenten Bindungsenergie können Wasserstoffbrückenbindungen mit starren Kettensegmenten ausbilden und so als elastische Vernetzungspunkte dienen. Polyester neigt jedoch aufgrund des Eindringens von Wassermolekülen zum Bruch, und die bei der Hydrolyse entstehende Säure kann die Hydrolyse des Polyesters zusätzlich katalysieren.
Daher besitzt Polyester-TPU hervorragende mechanische Eigenschaften, Verschleißfestigkeit, Reißfestigkeit, chemische Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und lässt sich leicht verarbeiten, weist jedoch eine geringe Hydrolysebeständigkeit auf.
4. Identifikationsmethode
Welches TPU besser geeignet ist, lässt sich nur anhand der physikalischen Anforderungen des Produkts beantworten. Für gute mechanische Eigenschaften empfiehlt sich Polyester-TPU; unter Berücksichtigung von Kosten, Dichte und Einsatzbedingungen, beispielsweise bei Wasserattraktionen, ist Polyether-TPU besser geeignet.
Wenn man jedoch zwei Arten von TPUs auswählt oder versehentlich verwechselt, gibt es keinen wesentlichen Unterschied im Aussehen. Wie kann man sie also unterscheiden?
Es gibt tatsächlich viele Methoden, wie z. B. chemische Kolorimetrie, Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS), Infrarotspektroskopie usw. Diese Methoden erfordern jedoch hohe technische Anforderungen und sind zeitaufwändig.
Gibt es eine relativ einfache und schnelle Identifizierungsmethode? Die Antwort lautet ja, zum Beispiel die Dichtevergleichsmethode.
Für diese Methode wird nur ein Dichtemessgerät benötigt. Am Beispiel eines hochpräzisen Gummidichtemessgeräts lassen sich die Messschritte wie folgt beschreiben:
Legen Sie das Produkt in die Messtabelle, lassen Sie sich das Gewicht des Produkts anzeigen und drücken Sie die Eingabetaste, um es zu speichern.
Legen Sie das Produkt in Wasser, um den Dichtewert anzuzeigen.
Der gesamte Messvorgang dauert etwa 5 Sekunden. Die Unterscheidung basiert auf dem Prinzip, dass Polyester-TPU eine höhere Dichte als Polyether-TPU aufweist. Die spezifischen Dichtebereiche sind: Polyether-TPU: 1,13–1,18 g/cm³; Polyester-TPU: 1,18–1,22 g/cm³. Mit dieser Methode lassen sich TPU vom Polyester- und Polyether-Typ schnell unterscheiden.
Veröffentlichungsdatum: 03.06.2024