TPU સામગ્રીનું સંશ્લેષણ, પ્રક્રિયા, પ્રદર્શન અને ઉપયોગ

TPU (થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીન)પોલીયુરેથીનનો એક પ્રકાર છે જેને ગરમ કરીને પ્લાસ્ટિસાઇઝ કરી શકાય છે અને દ્રાવકો દ્વારા ઓગાળી શકાય છે. મિશ્રણ પ્રકાર અને કાસ્ટિંગ પ્રકાર પોલીયુરેથીનની તુલનામાં, થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીનમાં રાસાયણિક બંધારણમાં કોઈ અથવા ઓછું રાસાયણિક ક્રોસલિંકિંગ નથી, અને તેના પરમાણુઓ મૂળભૂત રીતે રેખીય હોય છે, પરંતુ ચોક્કસ માત્રામાં ભૌતિક વિનિમય હોય છે.
૧૯૫૮માં સ્કોલેનબર્ગર સીએસ દ્વારા સૌપ્રથમ પ્રસ્તાવિત ભૌતિક વિનિમયનો ખ્યાલ, ગરમી અથવા દ્રાવકોના સંપર્કમાં આવે ત્યારે રેખીય પોલીયુરેથીન પરમાણુ સાંકળો વચ્ચે ઉલટાવી શકાય તેવા "જોડાણ બિંદુઓ" ના અસ્તિત્વનો ઉલ્લેખ કરે છે. તે વાસ્તવમાં રાસાયણિક ક્રોસલિંક નથી. પરંતુ તે રાસાયણિક ક્રોસલિંક તરીકે કાર્ય કરે છે. આ ભૌતિક ક્રોસ-લિંકિંગના પરિણામે, પોલીયુરેથીન એક વિજાતીય મોર્ફોલોજિકલ રચના સિદ્ધાંત બનાવે છે, અને પોલીયુરેથીનનું હાઇડ્રોજન બંધન તેના આકારવિજ્ઞાનને મજબૂત બનાવે છે અને તેને ઉચ્ચ ભેજ સામે પ્રતિરોધક બનાવે છે.

TPU નું વર્ગીકરણ શું છે?

હવે આપણે જાણીએ છીએ કે TPU શું છે, તેના વર્ગીકરણ શું છે? વિવિધ વર્ગીકરણ ધોરણો અનુસાર, TPU માં ઘણા જુદા જુદા વર્ગીકરણ હોઈ શકે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, નરમ ભાગની રચના અનુસાર, તેને પોલિએસ્ટર પ્રકાર, પોલિએથર પ્રકાર અને બ્યુટાડીન પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેમાં અનુક્રમે એસ્ટર જૂથ, ઇથર જૂથ અથવા બ્યુટીન જૂથ હોય છે. સખત ભાગની રચના અનુસાર, તેને યુરેથેન પ્રકાર અને યુરેથેન યુરિયા પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જે અનુક્રમે ડાયોલ ચેઇન એક્સટેન્ડર્સ અથવા ડાયમાઇન ચેઇન એક્સટેન્ડર્સમાંથી મેળવવામાં આવે છે. સામાન્ય ભાગને પોલિએસ્ટર પ્રકાર અને પોલિએથર પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
ક્રોસલિંકિંગની હાજરી અથવા ગેરહાજરી અનુસાર, તેને શુદ્ધ થર્મોપ્લાસ્ટિક અને અર્ધ-થર્મોપ્લાસ્ટિકમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પહેલાનું ક્રોસ-લિંકિંગ બોન્ડ વિના શુદ્ધ રેખીય માળખું છે; બાદમાં એલોફેનેટ અને અન્ય ક્રોસ-લિંકિંગ બોન્ડ્સની થોડી માત્રા હોય છે. ફિનિશ્ડ પ્રોડક્ટ્સના ઉપયોગ અનુસાર, તેને ખાસ આકારના ભાગો (વિવિધ યાંત્રિક ભાગો), પાઇપ્સ (શીથ્સ, સળિયા પ્રોફાઇલ્સ), ફિલ્મો (શીટ્સ, શીટ્સ), એડહેસિવ્સ, કોટિંગ્સ અને ફાઇબરમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

TPU કેવી રીતે સંશ્લેષણ થાય છે

TPU ના ઘણા વર્ગીકરણ હોવા છતાં, તે બધા પરમાણુ બંધારણની દ્રષ્ટિએ પોલીયુરેથીનથી સંબંધિત છે. તો તે કેવી રીતે એક સાથે આવ્યું? વિવિધ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાઓ અનુસાર, તે મુખ્યત્વે બલ્ક પોલિમરાઇઝેશન અને સોલ્યુશન પોલિમરાઇઝેશનમાં વિભાજિત થાય છે.

બલ્ક પોલિમરાઇઝેશનમાં, પૂર્વ-પ્રતિક્રિયા છે કે કેમ તે મુજબ તેને પૂર્વ-પોલિમરાઇઝેશન પદ્ધતિ અને એક-પગલાની પદ્ધતિમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: પૂર્વ-પોલિમરાઇઝેશન પદ્ધતિ એ ચોક્કસ સમયગાળા માટે મેક્રોમોલેક્યુલર ડાયોલ સાથે ડાયસોસાયનેટની પ્રતિક્રિયા આપવાનો છે, અને પછી TPU ઉત્પન્ન કરવા માટે સાંકળ વિસ્તરણ ઉમેરવાનો છે; મોલેક્યુલર ડાયોલ્સ, ડાયસોએસ્ટર્સ અને સાંકળ વિસ્તરણકર્તાઓને એકસાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને TPU બનાવવા માટે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવે છે.
સોલ્યુશન પોલિમરાઇઝેશનમાં પહેલા દ્રાવકમાં ડાયસોસાયનેટ ઓગાળવામાં આવે છે, પછી ચોક્કસ સમયગાળા માટે પ્રતિક્રિયા આપવા માટે મેક્રોમોલેક્યુલર ડાયોલ ઉમેરવામાં આવે છે, અને અંતે TPU ઉત્પન્ન કરવા માટે ચેઇન એક્સટેન્ડર ઉમેરવામાં આવે છે.
TPU ના સોફ્ટ સેગમેન્ટનો પ્રકાર, મોલેક્યુલર વેઇટ, હાર્ડ સેગમેન્ટ અથવા સોફ્ટ સેગમેન્ટ કન્ટેન્ટ અને TPU એકત્રીકરણ સ્થિતિ TPU ની ઘનતાને અસર કરશે. ઘનતા 1.10 અને 1.25 ની વચ્ચે છે, જે અન્ય રબર્સ અને પ્લાસ્ટિકથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ નથી. સમાન કઠિનતા પર, પોલિથર TPU ની ઘનતા પોલિએસ્ટર TPU કરતા ઓછી છે.

TPU કેવી રીતે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે

ફિનિશ્ડ પ્રોડક્ટ્સ બનાવવા માટે TPU રેઝિનને પ્રોસેસ કરવાની જરૂર પડે છે, અને TPU મુખ્યત્વે ગલન પદ્ધતિ અને દ્રાવણ પદ્ધતિ દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. તેનું મોલેક્યુલર માળખું એક કઠોર બ્લોક છે જે ડાયફેનાઇલમિથેન ડાયસોસાયનેટ (MDI) અથવા ટોલ્યુએન ડાયસોસાયનેટ (TDI) ને ચેઇન એક્સટેન્ડર અને ડાયસોસાયનેટ જેમ કે ડાયફેનાઇલમિથેન ડાયસોસાયનેટ (MDI) અથવા ટોલ્યુએન ડાયસોસાયનેટ (TDI) સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને મેળવવામાં આવે છે. પરમાણુઓ અને મેક્રોમોલેક્યુલર પોલીયોલ્સ વૈકલ્પિક રીતે લવચીક ભાગો બનાવવા માટે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

મેલ્ટ પ્રોસેસિંગ એ પ્લાસ્ટિક ઉદ્યોગમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયા છે: જેમ કે મિક્સિંગ, કેલેન્ડરિંગ, એક્સટ્રુઝન, બ્લો મોલ્ડિંગ અને મોલ્ડિંગ (ઇન્જેક્શન, કમ્પ્રેશન, ટ્રાન્સફર અને સેન્ટ્રીફ્યુગેશન વગેરે સહિત). સોલ્યુશન પ્રોસેસિંગ એ સોલવન્ટ્સમાં ગોળીઓનું વિસર્જન અથવા સોલવન્ટમાં ડાયરેક્ટ પોલિમરાઇઝેશન છે. સોલ્યુશન બનાવ્યા પછી, કોટિંગ, સ્પિનિંગ વગેરે કરવામાં આવે છે.
TPU ને અંતિમ ઉત્પાદનમાં બનાવવામાં આવે છે, જેને સામાન્ય રીતે વલ્કેનાઇઝેશન અને ક્રોસ-લિંકિંગ પ્રતિક્રિયાની જરૂર હોતી નથી, જે ઉત્પાદન ચક્રને ટૂંકી કરી શકે છે, અને કચરાના પદાર્થોને રિસાયકલ અને ફરીથી ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે.

TPU કામગીરી

કાસ્ટ પોલીયુરેથીન (પ્રવાહી) અને મિક્સિંગ પોલીયુરેથીન (સોલિડ) ની જેમ, TPU માં ઉચ્ચ મોડ્યુલસ, ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ વિસ્તરણ અને ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપકતા, ઉત્તમ વસ્ત્રો પ્રતિકાર, તેલ પ્રતિકાર, નીચા તાપમાન પ્રતિકાર અને વૃદ્ધત્વ પ્રતિકાર છે. તેમાંથી, ઉચ્ચ તાણ શક્તિ, ઉચ્ચ વિસ્તરણ અને ઓછા લાંબા ગાળાના કમ્પ્રેશન સેટ એ બધા TPU ના નોંધપાત્ર ફાયદા છે.

1. ઉચ્ચ તાણ શક્તિ અને ઉચ્ચ વિસ્તરણ
TPU માં ઉત્તમ તાણ શક્તિ અને વિસ્તરણ છે. નીચેની આકૃતિમાં આપેલા ડેટા પરથી, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે પોલિથર TPU ની તાણ શક્તિ અને વિસ્તરણ પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડ પ્લાસ્ટિક અને રબર કરતા ઘણી સારી છે.

વધુમાં, TPU પ્રક્રિયા પ્રક્રિયામાં થોડા ઉમેરણો ઉમેર્યા વિના અથવા ઉમેર્યા વિના ખાદ્ય ઉદ્યોગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, જે PVC અને રબર જેવી અન્ય સામગ્રી માટે મુશ્કેલ છે.

2. સ્થિતિસ્થાપકતા તાપમાન પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે
TPU ની સ્થિતિસ્થાપકતા એ વિકૃતિ તણાવ મુક્ત થયા પછી તેના મૂળ આકારમાં ઝડપી પુનઃપ્રાપ્તિની ડિગ્રીનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે પુનઃપ્રાપ્તિ ઊર્જા દ્વારા વ્યક્ત થાય છે, એટલે કે, વિકૃતિ પાછું ખેંચવાના કાર્યનો વિકૃતિ માટે જરૂરી કાર્ય સાથે ગુણોત્તર. તે ઇલાસ્ટોમરના ગતિશીલ મોડ્યુલસ અને આંતરિક ઘર્ષણનું કાર્ય છે અને તાપમાન પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે.

તાપમાનમાં ઘટાડો થતાં સ્પ્રિંગબેક ઘટે છે, જ્યાં સુધી ચોક્કસ તાપમાન ન આવે ત્યાં સુધી સ્થિતિસ્થાપકતા ફરીથી ઝડપથી વધે છે. આ તાપમાન નરમ ભાગનું સ્ફટિકીકરણ તાપમાન છે, જે મેક્રોમોલેક્યુલર ડાયોલની રચના પર આધાર રાખે છે, અને પોલિથર TPU પોલિએસ્ટર TPU કરતા ઓછું હોય છે. સ્ફટિકીકરણ તાપમાનથી નીચેના તાપમાને, ઇલાસ્ટોમર ખૂબ જ કઠણ બની જાય છે અને તેની સ્થિતિસ્થાપકતા ગુમાવે છે, તેથી, રીબાઉન્ડ એ કઠણ ધાતુની સપાટી પરથી રીબાઉન્ડ થવા જેવું જ છે.

3. કઠિનતા શ્રેણી શોર A60~D80 છે
કઠિનતા એ સામગ્રીની વિકૃતિ, તિરાડો અને સ્ક્રેચમુદ્દે પ્રતિકાર કરવાની ક્ષમતાનું સૂચક છે.
TPU ની કઠિનતા નરમ અને કઠણ સાંકળ વિભાગોના ગુણોત્તરને સમાયોજિત કરીને ગોઠવી શકાય છે. તેથી, TPU માં પ્રમાણમાં વિશાળ કઠિનતા શ્રેણી છે. તેની કઠિનતા શોર A60 થી D80 સુધીની છે, જે રબર અને પ્લાસ્ટિકની કઠિનતા સુધી ફેલાયેલી છે, અને સમગ્ર કઠિનતા શ્રેણીમાં કઠિનતાની વિશાળ શ્રેણી ધરાવે છે. ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપકતા.
કઠિનતામાં ફેરફાર સાથે, TPU ના કેટલાક ગુણધર્મો બદલાશે. ઉદાહરણ તરીકે, જો TPU ની કઠિનતા વધારવામાં આવે છે, તો કામગીરીમાં ફેરફાર થશે જેમ કે ટેન્સાઈલ મોડ્યુલસ અને આંસુની શક્તિમાં વધારો, કઠોરતા અને સંકુચિત તાણ (લોડ ક્ષમતા), ઘટાડો લંબાવવો, ઘનતા અને ગતિશીલ ગરમી ઉત્પન્નમાં વધારો, અને પર્યાવરણીય પ્રતિકારમાં વધારો.

TPU નું એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર

TPU નું સૌપ્રથમ સફળતાપૂર્વક વ્યાપારીકરણ 1958 માં અમેરિકન ગુડરિચ કેમિકલ કંપની (હવે લુબ્રિઝોલ) દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, અને ત્યારથી તેનું સંશોધન અને વિસ્તરણ વિશ્વભરમાં કરવામાં આવ્યું છે. હાલમાં, TPU કાચા માલના ઉત્પાદકોમાં મુખ્યત્વે BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical, Shanghai Hengan, Ruihua, Asahikawa Chemical વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
ઉત્તમ કામગીરી સાથે ઇલાસ્ટોમર તરીકે, TPU પાસે ડાઉનસ્ટ્રીમ ઉત્પાદનોની વિશાળ શ્રેણી છે અને તેનો ઉપયોગ દૈનિક જરૂરિયાતો, રમતગમતના સામાન, રમકડાં, સુશોભન સામગ્રી અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. અહીં કેટલાક ઉદાહરણો છે.
૧. જૂતાની સામગ્રી
TPU નો ઉપયોગ મુખ્યત્વે તેની ઉત્તમ સ્થિતિસ્થાપકતા અને વસ્ત્રો પ્રતિકારને કારણે જૂતાની સામગ્રીમાં થાય છે. TPU ધરાવતા ફૂટવેર ઉત્પાદનો સામાન્ય ફૂટવેર ઉત્પાદનો કરતાં પહેરવામાં આરામમાં ઘણા શ્રેષ્ઠ હોય છે, તેથી તેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ કક્ષાના ફૂટવેર ઉત્પાદનોમાં, ખાસ કરીને કેટલાક સ્પોર્ટ્સ શૂઝ અને કેઝ્યુઅલ શૂઝમાં વ્યાપકપણે થાય છે.


2. નળી
TPU નળીમાં નરમાઈ, સારી તાણ શક્તિ, અસર શક્તિ અને ઉચ્ચ અને નીચા તાપમાન પ્રતિકાર હોવાથી, TPU નળીનો ઉપયોગ ચીનમાં વિમાન, ટાંકી, ઓટોમોબાઈલ, મોટરસાયકલ, મશીન ટૂલ્સ અને અન્ય યાંત્રિક સાધનોની નળીના ગેસ અને તેલ પરિવહન માટે વ્યાપકપણે થાય છે.



3. કેબલ
TPU આંસુ પ્રતિકાર, ઘસારો પ્રતિકાર અને બેન્ડિંગ લાક્ષણિકતાઓ પ્રદાન કરે છે, અને ઉચ્ચ અને નીચા તાપમાન પ્રતિકાર એ કેબલ કામગીરીની ચાવી છે. તેથી, ચીની બજારમાં, નિયંત્રણ કેબલ્સ અને પાવર કેબલ્સ જેવા ઉચ્ચ-અંતિમ કેબલ્સ માટે TPU નો ઉપયોગ જટિલ ડિઝાઇનવાળા કેબલ્સના કોટિંગ સામગ્રીને સુરક્ષિત કરવા માટે થાય છે, અને તેનો ઉપયોગ વધુને વધુ વ્યાપક બની રહ્યો છે.



4. તબીબી સાધનો
TPU એ PVC નો સલામત, સ્થિર અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળો વિકલ્પ છે. તેમાં phthalate જેવા હાનિકારક રાસાયણિક પદાર્થો હશે નહીં, અને તે તબીબી કેથેટર અથવા તબીબી બેગમાં લોહી અથવા અન્ય પ્રવાહીમાં સ્થળાંતર કરશે અને આડઅસરો પેદા કરશે. હાલના PVC સાધનોમાં થોડી ગોઠવણ કરીને એક્સટ્રુઝન ગ્રેડ અને ઇન્જેક્શન ગ્રેડ TPU નો ઉપયોગ સરળતાથી કરી શકાય છે.