Distinguir TPE, TPEE, TPU en un artículo!  ¡Colección de velocidad!

TPE, TPE, TPU son todos materiales elastómeros, cada uno con sus propias ventajas y gama de aplicación, qué material elegir depende principalmente del entorno de uso y los requisitos de uso. Echemos un vistazo más de cerca a estos tres materiales hoy.

Los elastómeros termoplásticos son compuestos respetuosos con el medio ambiente que combinan las propiedades del caucho con las ventajas del procesamiento de plásticos. No solo tiene la alta elasticidad del caucho y el excelente rendimiento del conjunto de compresión, sino que también tiene las características de fácil procesamiento de plásticos, y puede lograr una producción eficiente a través del moldeo por inyección, la extrusión y otros procesos, en línea con la tendencia de desarrollo de baja emisión de carbono y protección ambiental. Afectado por la evolución histórica y los hábitos de uso, no existe un sistema de nomenclatura unificado para los elastómeros termoplásticos en el país y en el extranjero. En la mayoría de las regiones, es habitual referirse a estos materiales colectivamente por la abreviatura inglesa TPE, que se considera como un término general para elastómeros termoplásticos.

TPE

El TPE (elastómero termoplástico) tiene las características de protección ambiental, no toxicidad, seguridad y fiabilidad, y tiene excelentes propiedades de coloración, tacto suave y cómodo, y excelentes propiedades como resistencia al clima, resistencia a la fatiga y resistencia a la temperatura. Tiene una excelente procesabilidad, no solo se puede reciclar para reducir los costos, sino que también se puede recubrir y unir con PP, PE, PC, PS, ABS y otros materiales de sustrato a través del proceso de sobremoldeo, y también se puede moldear por separado.
En la actualidad, hay una amplia variedad de TPEs que se han producido industrialmente en todo el mundo, cubriendo casi todos los campos de caucho sintético y resinas sintéticas, incluyendo principalmente las siguientes categorías:
Estereno: tal como SBS, SIS, SEBS, SEPS, etc.;  
Olefinas: incluyendo TPO, TPV, etc.;  
Dienes: TPB, TPI, etc.;  
Cloruro de vinilo: como TPVC, TCPE, etc.;  
Uretanos: representados por TPU;  
Ésteres: Las variedades típicas son TPEE;  
Amidas: por ejemplo, TPAE;

Categorías especiales: incluyendo flúor orgánico (TPF), organosilico, etileno, etc.

Ventajas: Tiene la alta elasticidad del caucho y las características del moldeo por inyección; Respectuoso con el medio ambiente, no tóxico y seguro, con excelente colorabilidad, tacto suave, resistencia al clima, resistencia a la fatiga y resistencia a la temperatura, rendimiento de procesamiento superior, sin vulcanización, se puede reciclar para reducir los costos, puede ser moldeo por inyección doble, también se puede moldear por separado.
Desventajas: El mayor problema de SBS y SIS es la mala resistencia al calor, y la temperatura de uso generalmente no puede superar los 80 ° C. Al mismo tiempo, su tenemolinidad, resistencia al clima, resistencia al aceite y resistencia al desgaste no se pueden comparar con el caucho.

TPEE
Los elastómeros de poliéster termoplásticos (TPEE) son una clase de copolímeros de bloques lineales que contienen segmentos blandos de poliéster duro (fase cristalina) de PBT (tereftalato de polibutileno) y poliéster alifático o poliéter (fase amorfa). TPEE es un elastómero de alto rendimiento de grado de ingeniería, que tiene las ventajas de alta resistencia mecánica, buena elasticidad, resistencia al impacto, resistencia al deslizamiento, resistencia al frío, resistencia a la fatiga de flexión, resistencia al aceite, resistencia química y erosión de disolventes, etc., tiene buena procesabilidad, y puede llenarse, reforzarse y alearse y modificarse, y ha sido ampliamente utilizado en piezas de automóviles, mangueras hidráulicas, cables y alambres, electrodomésticos, productos industriales, papelería y suministros deportivos, biomateriales y otros campos.

Propiedades fisicoquímicas del TPEE
 (1) Propiedades mecánicas
Al ajustar la relación de segmentos duros y blandos, el rango de dureza del TPEE puede variarse de forma flexible desde Shore D32 a D80, y sus propiedades elásticas y de resistencia son intermedias entre las de caucho y plástico. En comparación con otros elastómeros termoplásticos (TPE) de la misma dureza, los TPE muestran un módulo más alto a baja tensión. Esta característica permite el uso de TPEE para reducir el área de sección transversal del producto y reducir efectivamente la cantidad de material utilizado en escenarios donde el módulo es la métrica clave del diseño.

 (2) Resistencia a la tracción y rendimiento de carga
En comparación con los elastómeros de poliuretano (TPU), los TPEE tienen un módulo de compresión y tracción significativamente más alto y pueden soportar cargas mayores a la misma dureza. En el entorno por encima de la temperatura ambiente, su módulo de flexión es prominente, especialmente adecuado para la producción de vigas en voladizo, componentes de tipo par y piezas de alta temperatura. Además, el TPEE combina la baja temperatura y el cumplimiento suave con una excelente resistencia al impacto muescado a baja temperatura, y su resistencia a la abrasión es comparable a la del TPU. Su excelente resistencia a la fatiga combinada con una alta elasticidad lo convierte en un material ideal para escenarios de carga cíclica como engranajes, rodillos de goma, acoplamientos flexibles, correas de transmisión, etc.

 (3) Adaptabilidad de temperatura de amplio rango
La resistencia al calor del TPEE se mejora con el aumento de la dureza, la temperatura máxima de servicio puede llegar a 200 ° C, puede soportar el proceso de horneado de 150 ~ 160 ° C en la línea de producción de automóviles, y las propiedades mecánicas se mantienen a altas temperaturas, y la resistencia a la tracción por encima de 120 ° C supera con mucho la de TPU. La resistencia a bajas temperaturas también es excelente, la temperatura de fragilidad es inferior a -70 ° C, la mayoría de los grados se pueden usar durante mucho tiempo a -40 ° C, y el rango de temperatura de funcionamiento cubre -70 ~ 200 ° C.

 (4) Resistencia a los medios químicos
TPEE tiene excelente resistencia al aceite, fuerte resistencia a medios líquidos polares tales como ácidos, álcalis, aminas y glicoles a temperatura ambiente, y cuanto mayor sea la dureza, mejor será la resistencia química. La resistencia anti-hinchamiento y la permeabilidad de los disolventes orgánicos, combustibles y gases son sobresalientes, y la permeabilidad del combustible es solo 1/300 ~ 1/3 de la del caucho resistente al aceite como el neopreno y el caucho nitrilo.

 (5) Resistencia al clima y características antienvejecimiento
Bajo condiciones naturales como la niebla de agua, el ozono y la atmósfera, el TPEE tiene una buena estabilidad química. Sin embargo, similar a la mayoría de los TPE, la exposición UV puede desencadenar la degradación, por lo que se requieren aditivos de protección UV para aplicaciones al aire libre o productos expuestos a la luz solar directa. Las formulaciones típicas pueden usar materiales protectores tales como negro de carbono y pigmentos, combinados con antioxidantes fenólicos y absorbentes de ultravioleta de benzotriazol para mejorar sinergicamente la capacidad antienvejecimiento.

 (6) Alta resistencia y fiabilidad a largo plazo
Cuando se aplica a escenarios de muelle, TPEE puede dar al muelle una larga vida útil para garantizar el cambio de velocidad y arranque sin problemas de los sistemas mecánicos (como los trenes). En comparación con los muelles metálicos, no tiene riesgo de oxidación, fuerte resistencia al deterioro ambiental y ningún peligro oculto de ruptura elástica; En comparación con los materiales de caucho, tiene una mejor reutilización y una alta retención elástica.

 (7) Ventajas de procesamiento y moldeo múltiples

TPEE tiene una excelente estabilidad de fusión y termoplasticidad, y soporta una variedad de procesos de procesamiento termoplástico tales como extrusión, inyección, moldeo por soplado, moldeo rotacional y fundición en fusión. La viscosidad de la masa fundida es insensible al cizallamiento a una velocidad de cizallamiento baja, y disminuye con el aumento de la velocidad de cizallamiento a una velocidad de cizallamiento alta. Dado que la masa fundida es altamente sensible a la temperatura (una diferencia de temperatura de 10°C puede conducir a un cambio en la viscosidad de varias veces a decenas de veces), los parámetros de temperatura deben controlarse estrictamente durante el proceso de moldeo.

TPU
El elastómero termoplástico de poliuretano (TPU), también conocido como caucho de poliuretano, es una clase de materiales poliméricos elásticos ricos en grupos uretano (NHCOO) en la cadena molecular. El proceso de preparación se basa en la reacción química de diisocianato de bajo contenido de poliéster, poliéter/polioles de poliéster con grupos terminales hidroxilo y productores de cadena de diol de bajo peso molecular.
TPU es un polímero de bloque, y su estructura molecular está compuesta por dos partes: segmento blando: compuesto por cadenas largas flexibles de polioles, que están dispuestos en una disposición de rizo amorfo, dando la flexibilidad del material, elasticidad, higroscopicidad y resistencia a bajas temperaturas; Sección dura: formada por diisocianato y extensor de cadena, forma una unidad de cristalización repetida a través de una disposición ordenada, proporcionando alta resistencia, rigidez y alto punto de fusión para el material.

Un gran número de grupos uretano y grupos éter/éster/urea en la cadena molecular de TPU se combinan mediante un fuerte enlace de hidrógeno, y se pueden derivar variedades de TPU con propiedades diferenciadas en base a diferentes formulaciones de polioles éter o éster. Esta propiedad estructural le da una excelente resistencia a la abrasión, tenacidad, alta elasticidad y compatibilidad con otros polímeros.

Características de rendimiento de TPU:

 (1) Diversidad estructural

TPU se divide en compuesto, fundición y termoplástico de acuerdo con la tecnología de procesamiento, con estructura química compleja y diversas propiedades: poliéster TPU: alta resistencia mecánica, excelente resistencia al aceite, pero resistencia al agua débil; TPU de poliéter: La resistencia a bajas temperaturas y la resistencia al agua son sobresalientes, y las propiedades mecánicas y la resistencia al aceite son ligeramente inferiores al tipo de poliéster. En general, las propiedades físicas de TPU están entre las de caucho convencional y termoplásticos, y tienen ventajas de rendimiento completas.

 (2) Control del rendimiento de la relación entre el segmento duro y el segmento blando

Como un copolímero de bloque, la relación de composición del segmento duro y el segmento blando en TPU determina directamente el rendimiento: segmento duro: módulo dominante, dureza y resistencia al desgarro; Sección suave: afecta principalmente la elasticidad y el rendimiento a baja temperatura. El TPU tiene una amplia gama de dureza (Shore A10-D75), en la que conserva una alta elasticidad y tiene una mejor capacidad de carga que otros elastómeros de la misma dureza.

 (3) Resistencia al desgaste y rendimiento a la tracción

La resistencia a la abrasión del TPU es de 2 a 10 veces la del caucho natural, y el alargamiento a la rotura es tan alto como el 600% ~ 800% (300% más alto que el del caucho natural), mostrando una excelente resistencia a la deformación.

 (4) Mecánica y propiedades térmicas

Índices mecánicos paramétricos: densidad 1.14 ~ 1.22g / cm³, resistencia a la tracción 30 ~ 65MPa (los ésteres son ligeramente más altos que los éteres); Rendimiento térmico: rango de temperatura de uso a largo plazo - 50 ~ 90 ° C, mantener una buena flexibilidad en este rango.

 (5) Tolerancia ambiental

TPU tiene un excelente rendimiento en resistencia a la corrosión química, resistencia al aceite, resistencia a la radiación, resistencia al oxígeno, resistencia al ozono, resistencia a la fatiga y resistencia a la vibración, y tiene una buena resistencia al calor, bajos costos de moldeo y procesamiento.

 (6) Ventajas comparativas de los materiales

vs metal: peso ligero, bajo ruido, resistencia al desgaste, bajo costo de procesamiento, resistencia a la corrosión;  

vs plástico: no frágil, memoria elástica, resistente al desgaste;

vs caucho: resistente a la abrasión, resistente al corte, resistente al desgarro, de alta carga, en macetas / vertible, amplia gama de dureza.

 (7) Limitaciones y mejoras en la resistencia al clima

El TPU tiene una resistencia débil al clima y es propenso al envejecimiento y la degradación bajo la luz solar, por lo que es necesario añadir antioxidantes y estabilizadores de luz durante el procesamiento para mejorar la adaptabilidad ambiental.