tpu具有高耐磨性、抗彎曲疲勞性、加工性、耐油性、耐水性、防霉性、可回收性和高彈性。各種性能可用于各種汽車零部件,也可與其他塑料或橡膠組合用于汽車保險杠、安全氣囊、防塵罩等零部件。那么tpu晶點的影響因素和解決辦法是怎樣的呢?下面就跟隨鼎智小編一起來看看吧!
tpu晶點的影響因素和解決辦法:
1. 原料品質(zhì)
tpu一般是由聚酯或聚醚多元醇、二異氰酸酯及小分子二醇擴鏈劑反應(yīng)而成。由聚酯二醇或聚醚二醇與二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯( mdi) 和擴鏈劑1,4-丁二醇( bdo) 合成tpu 時,在一定的溫度、微量水分或微量金屬雜質(zhì)或其他雜質(zhì)存在下,可能產(chǎn)生脲、脲基甲酸酯及縮二脲等交聯(lián)鍵的副反應(yīng)。
助劑的影響也不可忽視,如果是添加在聚酯或聚醚多元醇內(nèi)的助劑,需要考量其與聚酯或聚醚多元醇的相溶性或熔點。
所有助劑都要考量其耐高溫性和分解溫度,要求在tpu 加工溫度高達200 ~ 220 ℃條件下不會分解碳化而形成雜質(zhì)晶點。
2. 工藝方法
在tpu合成生產(chǎn)過程中,制程控制對產(chǎn)品穩(wěn)定性和制品晶點尤為重要,主要包括對原料流量穩(wěn)定性的控制、熔融指數(shù)( mi 值) 現(xiàn)場檢測控制、原料反應(yīng)活性控制等等,此為事前控制。
事后控制就是tpu加工方法,包括設(shè)備內(nèi)部的清理、加工溫度和螺桿速度的調(diào)節(jié)、濾網(wǎng)目數(shù)、潤滑效果等控制點,有的需要另外添加潤滑劑以改善表面效果和流動性。
r值是指原料中的nco與oh的摩爾比。在制備tpu 時,nco/oh 比率對控制tpu 相對分子質(zhì)量起重要作用。
mi是一種表示塑膠材料加工時的流動性的數(shù)值,是美國材料與試驗協(xié)會(astm)根據(jù)美國杜邦公司慣用的鑒定塑料特性的方法制定,其測試方法是先讓塑料粒在一定時間(10min) 內(nèi)、一定溫度及壓力下,融化成塑料流體,然后通過一直徑為2.1mm 圓管所流出的克數(shù)(g)。其值越大,表示該塑膠材料的加工流動性越佳,反之則越差。
tpu對加工溫度也非常敏感,tpu的熔融溫度tm存在兩種,即硬段相的tmh和軟段相的tms。通常說的tpu熔點就是tmh。tmh主要取決于tpu的硬段含量和相對分子質(zhì)量。
tpu的r值與mi值存在一定的相關(guān)性,實驗以聚酯多元醇pba2000、mdi、bdo 為原料,設(shè)計硬段質(zhì)量分數(shù)31.0%~33.0%,合成了tpu80a; 另以聚酯多元醇pba1000、mdi、bdo為原料,設(shè)計硬段質(zhì)量分數(shù)48.0% ~ 50.0%,合成了tpu95a。
在r 1.015 后,隨著r值升高,mi值略有上升。r= 1.015 時,mi 達到值,這時候理論上tpu相對分子大,熔融流動性最慢。
r值和mi值對晶點的影響實驗表明,不同r值( 或不同mi值)混合加工會影響tpu 薄膜制品的晶點。本實驗以聚酯多元醇( pba-1000) 、mdi、bdo 為原料,制備不同r值及對應(yīng)mi值的tpu( 95a) 產(chǎn)品。
可以看出,r值過低或過高、mi值過大或過小,單位面積上的薄膜晶點數(shù)相對較多。這是因為聚合度差異導(dǎo)致相對分子質(zhì)量分布寬,受熔融溫度差異影響,高相對分子質(zhì)量的tpu不易熔融而形成晶點。
所以,透明薄膜級tpu 的r值一般選擇0.985 ~ 1.010之間。另外,tpu生產(chǎn)制程控制上還有一個重要的控制點,就是3組分流量的控制,因為流量的差異會直接導(dǎo)致r值和mi值的差異。為了驗證不同mi產(chǎn)品混合對晶點的影響,本實驗將上述不同編號的tpu95a粒子分別兩兩組合進行了擠出評價。
可以看出,mi 值差異≥10、以及r1產(chǎn)品混合時要非常慎重,可能帶來晶點問題。
3. 機器設(shè)備
在tpu 合成生產(chǎn)過程中,灌注機是用于輸送原料和控制原料流量精度的關(guān)鍵設(shè)備,一般要求計量精度在0. 2%以內(nèi)。
雙螺桿擠出機是tpu連續(xù)反應(yīng)一種較為理想的反應(yīng)裝置,該方法目前已成為tpu 的主流生產(chǎn)工藝。
tpu它具有許多優(yōu)點: 在高溫高壓下進行反應(yīng),溫度約140~250 ℃,壓力4~7mpa,可確保副反應(yīng)降到限度,高壓可基本上抑制產(chǎn)生氣體的副反應(yīng),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定; 在雙螺桿里可達到2000 s-1以上的速度梯度,捏合次數(shù)可達7 ~ 15 次/s,這樣可防止反應(yīng)物粘附在軸桿和筒壁上、因停留時間過長而產(chǎn)生不均勻。雙螺桿連續(xù)反應(yīng)法生產(chǎn)的tpu質(zhì)量高,這是間歇法無法相比的。
同向雙螺桿擠出機是連續(xù)法tpu反應(yīng)中核心設(shè)備,其螺桿元件的組合對反應(yīng)速度和程度至關(guān)重要,螺桿元件的排列要充分考慮分散混合和分布混合,運用好輸送元件、嚙合盤元件和混合元件。
干燥設(shè)備不僅僅是用來干燥tpu 以降低含水率,而且還能輔助tpu 的再熟化。tpu 干燥后含水率控制在0.03%以內(nèi)。
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