Häufig verwendete Modifizierungsadditive für thermoplastische Polyurethanelastomere

Häufig verwendete Modifizierungsadditive für thermoplastische Polyurethanelastomere

Derzeit ist der Status quo der drei Haupttypen von Polyurethankautschuk in China: M-PUR (Misch-Polyurethankautschuk) schrumpft, C-PUR (gegossener Polyurethankautschuk) entwickelt sich schneller, T-PUR (thermoplastische Polyurethanelastomere) entwickelt sich stabil schnell fahren. Thermoplastisches Polyurethan-Elastomer (TPU) ist eine Vielzahl von synthetischen Polyurethanmaterialien, die normalerweise aus Oligomerpolyol, Isocyanat, Kettenverlängerungs-/Vernetzungsmittel und einer kleinen Anzahl von Additiven polymerisiert werden und in Polyestertyp und Polyethertyp unterteilt werden.

Aufgrund seiner Struktur mit weichen und harten zwei Kettensegmenten kann es molekular so gestaltet werden, dass es dem Material eine hohe Festigkeit, gute Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Ölbeständigkeit und andere hervorragende Eigenschaften verleiht. Es weist sowohl die hohe Elastizität von Gummi als auch die bekannte Kunststoffsteifigkeit auf als „verschleißfester Gummi“. Aufgrund seiner hervorragenden Leistung und weit verbreitet in der Automobilindustrie, im Baugewerbe, im Bergbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik, bei medizinischen Geräten, bei Sportprodukten und in anderen Bereichen wird es zu einem vielversprechenden Produkt aus synthetischem Material.

Hilfsstoffe sind wichtige Rohstoffe in der Gummi- und Kunststoffindustrie, die Dosierung ist relativ gering, aber die Rolle ist entscheidend, Polyurethan ist von der Synthese bis zur Verarbeitung und Anwendung von Hilfsstoffen unverzichtbar. Derzeit decken Additive den Bereich der Synthese, Modifizierung und Mischung, Vulkanisation und Alterung usw. ab. Im Prozess der Polyurethansynthese werden üblicherweise Katalysatoren, Polymerisationsblocker, Kettenexpander sowie Kettenexpansions- und Vernetzungsmittel verwendet.

Es ist zu beachten, dass die Verwendung von Katalysatoren die Hochtemperaturleistung und die Hydrolysebeständigkeit des Endprodukts des Elastomers beeinträchtigt; Polymerisationsblockiermittel zu Säure, Chloride werden häufiger verwendet, die Säure verwendet den größten Teil des Chlorwasserstoffgases, Chloride sind Benzoylchlorid, Ethyldichlorid usw.; Kettenverlängerer bezieht sich auf das Kettenwachstum der essentiellen Verbindungen von Diolen und Diaminen; und das Kettenverlängerungs-Vernetzungsmittel bezieht sich auf die Beteiligung sowohl an der Kettenwachstumsreaktion als auch an der Bildung der Kette zwischen den Verbindungen von Verbindungen, wie z. B. tertiären Alkoholen und Vernetzungspunkten. Unter Vernetzungsmittel versteht man Verbindungen, die sowohl an der Kettenwachstumsreaktion teilnehmen als auch Vernetzungspunkte zwischen den Kettengliedern bilden, wie z. B. tertiäre und quartäre Alkohole, Allyletherglykol (gilt nicht für gegossene Polyurethane) usw. Im Allgemeinen handelt es sich um aliphatische Diole mit niedrigem Molekulargewicht und aromatische Diole können als Kettenverlängerer verwendet werden.

Aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse In diesem Dokument werden nur die häufig verwendeten Additive im aktuellen Misch- und Modifizierungsprozess für thermoplastische Elastomere als Referenz aufgeführt.

Im Polyurethan-Elastomer-Modifikations-Mischprozess mit einer Vielzahl von Additiven ist die Hauptaufgabe die Verbesserung der funktionellen Eigenschaften, die Verbesserung des Aussehens und des Prozesses. Entsprechend den üblicherweise verwendeten Modifizierungsadditiven handelt es sich um Schmiermittel, verschleißfeste Mittel, Füllstoffe und Matten Mittel, Flammschutzmittel, thermooxidatives Alterungsmittel, Färbemittel, Schimmelmittel und Schimmellösemittel usw.

Schmierstoffe

Zu den üblicherweise verwendeten TPU-Schmiermitteln gehören Wachse wie E-Wachs, Montanwachs usw. Wachsschmiermitteln werden im Allgemeinen eine relativ geringe Menge zugesetzt. Stearinsäure und Stearatsalze, wie etwa Calciumstearat, Butylstearat, Oleamid, Ethylidenbis(stearamid) und so weiter.

Durch die einfache Verwendung eines Gleitmittels ist es oft schwierig, den Zweck zu erreichen. Manchmal sind mehrere Arten von Gleitmitteln erforderlich, wobei TPU auch als Antihaftmittel verwendet werden kann.

Den einschlägigen Informationen zufolge handelt es sich bei Licocare RBW 102 P VITA um einen nachwachsenden Rohstoff auf der Basis von Esterwachs mittlerer Polarität und guter Farbe, der im TPU-Material eingesetzt werden kann, um eine hervorragende Schmierwirkung zu erzielen.

Das Schmiermittel sollte in kontrollierter Menge verwendet werden, da zu große Mengen zu starken Oberflächenausfällungen führen können.

Abriebfest

Verschleißfeste Mittel dienen hauptsächlich dazu, den Oberflächenreibungskoeffizienten von TPU zu verringern, wie Silikonöl, Molybdändisulfid, Graphit und Polytetrafluorethylen usw. Diese modifizierten Materialien haben selbstschmierende Eigenschaften und können als Lagerbuchsen und andere Komponenten verwendet werden.

Die bessere Marke Silikonöl verfügt über eine Vielzahl von Modellen von Dow Corning, PTFE-Schmiermittel mit niedrigem Molekulargewicht sind etwas besser.

Füllstoffe

TPU mit Füllstoffen zur Kostensenkung, Verbesserung der Wärmebeständigkeit, Verringerung der Schrumpfung und Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und anderer spezifischer Anforderungen. Füllstoffe sind hauptsächlich Calciumcarbonat, Talk, Glasperlen und Glasfasern.

Um die Kompatibilität zwischen dem Füllstoff und dem TPU-Harz zu verbessern, ist es am besten, den Füllstoff für die entsprechende Oberflächenaktivierungsmodifikation zu benötigen. Häufig verwendete Füllstoffmodifikatoren sind Aluminat-, Titanat- und Silanklassen.

Mattes Finish

Viele TPU-Produkte erfordern eine matte Oberfläche und erfordern sogar ein mattiertes Aussehen. Je nach den unterschiedlichen Anforderungen an die matte Oberfläche werden häufig verschiedene Materialien als Mattierungsmittel verwendet, um die gewünschten matten oder mattierten Anforderungen zu erreichen.

(1) Die Verwendung von Matte auf Harzbasis: Häufig verwendete Harze sind EVA, POE, SBS-Trockenkleber, TPV und TPEE usw. Durch die Verwendung von Kompatibilitäts- und Viskositätsunterschieden zwischen den Harzen können unterschiedliche Grade an Matt-TPU-Anforderungen erreicht werden.

(2) Gefüllte Matte: Häufig verwendetes Calciumcarbonat, Talkumpuder, Kieselsäure, Wollastonit und Glasperlen sowie andere anorganische Pulvermaterialien. Wählen Sie je nach Feinheit der verschiedenen Materialien den entsprechenden Matteffekt.

(3) Legierungsmatt: Normalerweise kann TPU eine gewisse Kompatibilität mit einer Vielzahl technischer Kunststoffe aufweisen, wie z. B. TPU/ABS, PVC/TPU, TPU/PA6, TPU/TPEE und anderen gemischten Legierungsmaterialien.

(4) Harz- und Füllstofftyp können gemischt werden. Insbesondere das Aussehen der Drahtmatten vieler Arten erfordert unterschiedliche Compoundierungssysteme, um den Zweck zu erreichen.

Flammhemmend

Um die Flammschutzanforderungen von TPU zu erfüllen, müssen verschiedene Arten von Flammschutzmitteln hinzugefügt werden. Zu den wichtigsten Arten von Flammschutzmitteln für TPU gehören:

• Halogenflammhemmend

1. TPU kann mit PVC, CPE und anderen chlorhaltigen Harzen gemischt werden, wodurch ein Antimonkoeffizient hinzugefügt wird, um eine flammhemmende Legierung herzustellen. Es kann auch mit flammhemmendem PVC und TPU gemischt werden, wobei ein phosphor-stickstoffhalogenfreies Flammschutzmittel verwendet wird, wodurch flammhemmende Materialien gemäß UL94 V0 erreicht werden können.

2. TCPP ist auch ein häufig verwendetes Flammschutzmittel für TPU. Die allgemeine Zusatzmenge beträgt 10–15 % und darf nicht zu hoch sein, da es sonst leicht zur Ausfällung kommt. Solche Flammschutzmittel werden häufig beim Gießen von PU-Produkten verwendet.

3. Darüber hinaus können Polyurethan-Elastomere auch direkt mit halogeniertem, flammhemmendem Decabromdiphenylethan und Antimontrioxid vermischt werden, um verschiedene Arten von flammhemmenden TPU-Elastomermaterialien herzustellen.

• Halogenfreies Flammschutzsystem

1. Anorganisches Flammschutzsystem: Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid als Vertreter des anorganischen Flammschutzmittels, die Additivmenge ist relativ groß, die Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften ist fatal.

2. Phosphorsystem: Phosphat-Flammschutzmittel wie BDP, RDP usw. Diese Art von flüssigem Phosphat-Flammschutzmittel wird im Allgemeinen häufiger in TPU-Schaumprodukten verwendet. Das Hauptproblem besteht darin, dass die Zugabemenge nicht zu groß sein darf Geruchsbelästigung und die Gefahr übermäßiger Niederschläge.

Seit November 2024 ist TPP in der Kontrollliste der REACH-Richtlinie enthalten, und BDP und RDP enthalten Spuren von TPP-Komponenten, sodass die Verwendung mit Umweltrisiken verbunden ist.

Derzeit kann als alternatives Programm DPK verwendet werden, ein halogenfreies Flammschutzmittel vom Arylphosphatester-Typ, das eine bessere Temperaturbeständigkeit, einen geringeren Geruch und kein TPP enthält. Tests zeigen, dass die Zugabe von 12 % zum Polyether-TPU UL94, 1,6 mm erreichen kann V0.

3. Phosphor- und Stickstoff-Compoundierungssystem: Normalerweise werden Melamincyanurat (MCA) und Aluminiumdiethylphosphonat (ADP)-Compoundierungssystem, Melamincyanurat (MCA) und Aluminiumhypophosphit (AHP)-Compoundierungssystem usw. verwendet.

Die Menge des flammhemmenden Additivs für TPU vom Polyestertyp beträgt im Allgemeinen 8 bis 12 %, um die UL94, 1,6 mm V0-Klasse zu erreichen, während für das Polyether-Typ-TPU mehr als 35 % hinzugefügt werden müssen, um die UL94, 1,6 mm V0 zu erreichen, wenn eine Flammenverdrahtung erforderlich ist Da der Verzögereranteil von VW-1 größer ist, muss die Additivmenge größer sein, sodass die Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften ebenfalls sehr groß ist.

Thermische Stabilisatoren

• Unter thermischen Stabilisatoren versteht man im Allgemeinen Antioxidantien wie 1010, 1076, 264 und andere Hauptantioxidantien, 168, DSTP und andere Hilfsantioxidantien, und die Menge des Zusatzstoffs liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 0,3 %.

• UV-Absorber können die UV-Beständigkeit von aromatischem Isocyanat-Polyurethan erheblich verbessern. Häufig verwendete UV-Absorber sind UV531, UV234, UV329 usw. Der UV-Absorber UV-326 (Handelsname) ist einer der repräsentativeren Benzotriazol-UV-Absorber mit den Vorteilen stabiler Leistung, geringer Toxizität und starker UV-Absorption.

• Häufig verwendete Lichtstabilisatoren sind gehinderte Amine vom Typ GW622, GW944, GW770 usw. Die zugesetzte Menge beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 0,3 %.

• Antihydrolysemittel: Polyester-TPU lässt sich in feuchten Umgebungen besonders leicht hydrolysieren. Daher ist die Zugabe eines Antihydrolysemittels erforderlich. In der Industrie wird häufig die Klasse der Carbodiimidverbindungen verwendet. Der Markt besteht im Allgemeinen aus Produkten der Firmen BASF und Vantage Rousse.

Farbstoffe

Das farbenfrohe Erscheinungsbild von Polyurethan hängt hauptsächlich von Farbstoffen ab, von denen es zwei Haupttypen gibt: organische Farbstoffe und anorganische Pigmente.

Das Hauptproblem des TPU-Farbmaterials ist derzeit die Stabilität der UV-Beständigkeit und die Farbbeständigkeit. Die Lösung liegt hauptsächlich in der Wahl des TPU-Harzes und der Wahl der Farbstoffe.

Anti-Schimmel-Mittel

Polyether-Polyurethan verfügt über eine starke Antischimmelfähigkeit für den Grad 0 bis 1, ist im Grunde keiner mikrobiellen Erosion ausgesetzt und bildet keinen Schimmel. Und Polyurethan vom Polyestertyp ist in heißen, feuchten und dunklen Umgebungen anfällig für mikrobielle Erosion und Schimmelbildung. Bei dieser Verwendung von Polyester-TPU in der Umgebung muss ein Schimmelhemmer hinzugefügt werden.

Häufig verwendete Schimmelpilzhemmer sind 8-Hydroxychinolinon, Pentachlorphenol, Natriumpentachlorphenat, Tetrachlor-4-(methylsulfonyl)pyridin, Salicyltiphenylamin, Phenylquecksilberacetat usw. mit einem Zusatzanteil von 0,1 bis 1 %.

Formentrennmittel

Polyurethan ist ein stark polares Material mit starker Haftung sowohl an Metallen als auch an polaren Polymeren und lässt sich ohne die Verwendung eines Formtrennmittels nur schwer lösen.

Häufig verwendete Formtrennmittel sind Silikon, Silikonöl, Seife und Paraffinwachs sowie andere Zusätze. Darüber hinaus kann die Zugabe unpolarer Materialien zu TPU-modifizierten Materialien auch die Viskosität von TPU verringern, wie beispielsweise die Zugabe von EVA, TPEE und anderen Harzen, eine Lösung für das Problem der schwierigen Freisetzung sein kann TPU-Spritzguss. Nach Angaben des britischen Wo Da gibt es ein Formtrennmittel, Incroslip SL, eine spezielle modifizierte Amidsubstanz, die 0,3 bis 0,5 % hinzufügt und das Problem der Formtrennschwierigkeiten wirksam lösen kann.

Darüber hinaus gibt es viele Arten von TPU-Additiven, wie z. B. antimikrobielle Wirkstoffe, Kettenexpander, Antistatika, Weichmacher und Vernetzungsmittel usw. Auf die Verwendung anderer Kunststoffarten und ähnlicher Anwendungen wird nicht näher eingegangen.

Abschluss

Die Polyurethanindustrie ist derzeit eine aufstrebende Zukunftsbranche mit hervorragendem Preis-Leistungs-Verhältnis, insbesondere in Bereichen wie Autolackierungen und neuen Energiefahrzeugen. Der PU-Verbrauch in unserem Land steigt von Jahr zu Jahr stark an und das Anwendungsspektrum von Additiven erweitert sich sukzessive. Die Vielfalt der Zusatzstoffe entwickelt sich rasant weiter und spielt in verschiedenen Bereichen der chemischen Industrie eine bedeutende Rolle. Die Typenvielfalt ist vielfältig und viele von ihnen bieten einen hohen Mehrwert.

YINSU Flame Retardant Company mit seinen effizienten Flammschutzprodukten, die für entwickelt wurden PU Materialien wie beschichtetes rotes Phosphorpulver, rote Phosphorpaste und das flammhemmende weiße Pulver PUP-15 bieten halogenfreie und umweltfreundliche Lösungen mit hoher Flammhemmung.