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TPU薄膜晶点问题剖析及解决办法

发布时间:2022-05-10 07:29:37 来源:欧宝娱乐下载平台

  热塑性聚氨酯弹性体( TPU) 是一种介于橡胶和塑料之间的特别弹性资料,具有高模量、高强度、高伸长、高弹性以及优秀的耐磨、耐油、耐低温、耐老化的功能。

  TPU可采用挤出、打针、吹塑、压延、熔融纺丝等办法加工成不同用处的产品,在许多范畴得到广泛使用。

  TPU薄膜是由TPU粒子经挤出加工成型的,首要有吹塑、流延、压延或压光片材成型、挤出涂覆4种加工成型办法。

  吹塑TPU 薄膜可用于鞋材、防水透湿服装面料、医疗和国防用品、兵器包装、帐子、运动休闲器件、卫生巾、玩具、民用日用品包装等范畴,使用最为广泛。

  压延或压光首要使用于出产TPU 片材产品,用于出产通明肩带、医学包装资料、安全防弹玻璃夹层膜、传送带、内饰资料、衬垫等产品;

  挤出涂覆一般用于出产复合面料,将TPU 与无纺布、工业布、服装布一次涂覆成型,可用于服装面料、商标、手套等。

  晶点发生的原因除了薄膜挤出加工和吹塑加工工艺的影响外,更重要的是TPU组成制作过程中由于质料质量、工艺办法、机器结构、人员操控以及环境等要素的影响:

  本文就TPU对晶点的影响要素和解决办法,从质料质量、工艺办法、机器设备这3方面扼要论述了组成制作和加工过程中薄膜级TPU晶点的影响要素和解决办法。总体上可见图1 的“鱼骨图剖析法”。

  TPU一般是由聚酯或聚醚多元醇、二异氰酸酯及小分子二醇扩链剂反响而成。由聚酯二醇或聚醚二醇与二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯( MDI) 和扩链剂1,4-丁二醇( BDO) 组成TPU 时,在必定的温度、微量水分或微量金属杂质或其他杂质存鄙人,或许发生脲、脲基甲酸酯及缩二脲等交联键的副反响。

  助剂的影响也不行忽视,如果是增加在聚酯或聚醚多元醇内的助剂,需求考量其与聚酯或聚醚多元醇的彻底相溶性或熔点。

  一切助剂都要考量其耐高温性和分化温度,要求在TPU 加工温度高达200 ~ 220 ℃条件下不会分化碳化而构成杂质晶点。

  在TPU组成出产过程中,制程操控对产品安稳性和制品晶点尤为重要,首要包含对质料流量安稳性的操控、熔融指数( MI 值) 现场检测操控、质料反响活性操控等等,此为事前操控。

  过后操控便是TPU加工办法,包含设备内部的整理、加工温度和螺杆速度的调理、滤网目数、光滑作用等操控点,有的需求别的增加光滑剂以改进外表作用和流动性。出产和加工过程中的异氰酸酯指数( R 值) 和MI 值等首要影响要素和解决办法见表2。

  R值是指质猜中的NCO与OH的摩尔比。在制备TPU 时,NCO/OH 比率对操控TPU 相对分子质量起重要作用。

  MI是一种标明塑胶资料加工时的流动性的数值,是美国资料与试验协会(ASTM)依据美国杜邦公司惯用的判定塑料特性的办法拟定,其测验办法是先让塑料粒在必定时刻(10min) 内、必定温度及压力下,融化成塑料流体,然后经过一直径为2.1mm 圆管所流出的克数(g)。其值越大,标明该塑胶资料的加工流动性越佳,反之则越差。

  TPU对加工温度也十分灵敏,TPU的熔融温度Tm存在两种,即硬段相的Tmh和软段相的Tms。一般说的TPU熔点便是Tmh。Tmh首要取决于TPU的硬段含量和相对分子质量。

  TPU的R值与MI值存在必定的相关性,试验以聚酯多元醇PBA2000、MDI、BDO 为质料,规划硬段质量分数31.0% ~ 33.0%,组成了TPU80A; 另以聚酯多元醇PBA1000、MDI、BDO为质料,规划硬段质量分数48.0% ~ 50.0%,组成了TPU95A,其R值与MI值的对应联系如图2所示。

  从图2 可以看出,在R< 1.015 时,跟着R值升高,MI值下降; R> 1.015 后,跟着R值升高,MI值略有上升。R= 1.015 时,MI 到达最低值,这时候理论上TPU相对分子质量最大,熔融流动性最慢。

  R值和MI值对晶点的影响试验标明,不同R值( 或不同MI值)混合加工会影响TPU 薄膜制品的晶点。本试验以聚酯多元醇( PBA-1000) 、MDI、BDO 为质料,制备不同R值及对应MI值的TPU( 95A) 产品,其薄膜挤出成果见表3。

  从表3可以看出,R值过低或过高、MI值过大或过小,单位面积上的薄膜晶点数相对较多。这是由于聚合度差异导致相对分子质量散布宽,受熔融温度差异影响,高相对分子质量的TPU不易熔融而构成晶点。

  所以,通明薄膜级TPU 的R值一般挑选0.985 ~ 1.010之间。别的,TPU出产制程操控上还有一个重要的操控点,便是3组分流量的操控,由于流量的差异会直接导致R值和MI值的差异。为了验证不同MI产品混合对晶点的影响,本试验将上述不同编号的TPU95A粒子别离两两组合进行了挤出点评,其成果见表4。

  从表4 可以看出,MI 值差异≥10、以及R<1和R>1产品混合时要十分稳重,或许带来晶点问题。

  在TPU 组成出产过程中,灌注机是用于运送质料和操控质料流量精度的关键设备,一般要求计量精度在0. 2%以内。

  双螺杆挤出机是TPU接连反响一种较为抱负的反响设备,该办法现在已成为TPU 的干流出产工艺。

  TPU它具有许多长处: 在高温高压下进行反响,温度约140~250 ℃,压力4~7MPa,可保证副反响降到最低极限,高压可基本上按捺发生气体的副反响,产质量量安稳; 在双螺杆里可到达2000 S-1以上的速度梯度,捏合次数可达7 ~ 15 次/s,这样可防止反响物粘附在轴杆和筒壁上、因停留时刻过长而发生不均匀。双螺杆接连反响法出产的TPU质量高,这是间歇法无法比较的。

  同向双螺杆挤出机是接连法TPU反响中中心设备,其螺杆元件的组合对反响速度和程度至关重要,螺杆元件的摆放要充分考虑涣散混合和散布混合,运用好运送元件、啮合盘元件和混合元件。

  枯燥设备不仅仅是用来枯燥TPU 以下降含水率,并且还能辅佐TPU 的再熟化。TPU 枯燥后含水率最好操控在0.03%以内。设备对晶点的影响和解决办法见表5。

  TPU薄膜晶点操控的重要环节是TPU 出产组成阶段,经过对质料、办法、机器设备等3大质量要素的剖析和不断实践,很好地改进了薄膜级TPU上的晶点问题,产质量量和安稳性得到了显着的进步,可以满意薄膜加工要求;TPU薄膜加工是对晶点的过后操控,需求留意对挤出机的整理和熔体过滤,以及加工温度和速度的挑选。

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