Einführung in Glasfaserverstärkte thermoplastische Polyurethan -Modifikation (TPU)

Das thermoplastische Polyurethan (TPU) ist für seine hervorragende Festigkeit, Elastizität und Dehnung bei Bruch weithin anerkannt. Durch die Einbeziehung von kurzen Glasfasern (SGF) in TPU zur Bildung von Verbundwerkstoffen ist es möglich, die hohe Elastizität der TPU mit der hohen Steifigkeit von Glasfasern zu kombinieren. Diese Modifikation behält nicht nur ein gewisses Maß an Flexibilität bei, sondern verbessert auch den Modul, Zugfestigkeit, Tränenwiderstand, Wärmebeständigkeit und dimensionale Stabilität signifikant. Darüber hinaus können diese mit Glasfasern verstärkten TPU (GF-TPU) -Komposites mit herkömmlichen Methoden wie Injektionsform, Extrusion und Kalender verarbeitet werden.

Forschung und Anwendungen

In den letzten Jahren hat sich die internationale Forschung auf die Struktur-Property-Beziehungen von GF-TPU konzentriert. Die Hersteller in Deutschland haben die kurze, faserverstärkte TPU bei der Herstellung von Motorrad- und Automobilkomponenten erfolgreich angewendet.

Studien zeigen, dass sich die mechanische Leistung erheblich verbessert. Das Hinzufügen von 0,5 Teilen Stearinsäure (pro 100 -Teile -TPU) als Schmiermittel erhöht die Verarbeitungseffizienz.

Der Verbundprozess umfasst typischerweise das Mastikat von TPU, Mischung mit kurzen Fasern und Stearinsäure, Bleche auf einer Zwei-Roll-Mühle und Kompressionsformung bei 180 ° C, gefolgt von einer schnellen Abkühlung. Testproben werden sowohl parallel als auch senkrecht zur Kalenderrichtung geschnitten.

Schlüsselergebnisse

• Faserbruch und Dispersion: Während des Mischens können Fasern brechen. Mit zunehmender Faserlänge verbessert sich die Dispersion, aber auch der Bruch nimmt zu.

• Mechanische Leistung:

• Erhöhung des Fasergehalts erhöht die Steifheit erheblich. Die Spannungs -Dehnungs -Kurve verschiebt sich von viskoelastisch zu überwiegend elastischem Verhalten.

• Die Zugfestigkeit ist bei 11 Teilen am niedrigsten, steigt jedoch stetig auf 67 Teile.

• Die Längsfestfestigkeit verbessert sich mit höherem Fasergehalt, während die Querfestfestigkeit unter 43 Teilenfasern abnimmt und sich dann teilweise erholt.

• Eine bemerkenswerte Anisotropie wird beobachtet, wobei die Längsfestigkeit weit über die Querwerte liegt.

• Abnutzungswiderstand: Injektionsmoldierte TPU/SGF-Verbundwerkstoffe zeigen einen verringerten Reibungskoeffizienten und Verschleißrate mit höherem SGF-Gehalt und erreichen eine optimale Leistung bei 40% Faser. Dies macht sie für Automobil-Stoßstangensysteme und andere Verschleiß-kritische Anwendungen geeignet.

• Schlagfestigkeit: höherer Fasergehalt und Küstenhärte verringern die Schlagfestigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Optimales Design erfordert das Ausgleich des Fasergehalts und der Härte von Anwendungen mit hoher Auswirkung.

Aramidfaser verstärkte TPU

Neben Glasfasern wurden kurze Aramidfasern (0–30% Gehalt) mit TPU bei 180 ° C geschmolzen. Während diese Verstärkung die Dichte und Zugfestigkeit (insbesondere über 20% Ballaststoffe) erhöht, verringert sie die Dehnung bei Bruch- und Verschleißfestigkeit. Aramidfasern erhöhen auch die scheinbare Schmelzviskosität, insbesondere bei niedrigen Scherraten.

Abschluss

Glasfaserverstärkte TPU -Verbundwerkstoffe bieten eine einzigartige Kombination aus hoher Festigkeit, Steifigkeit, Wärmefestigkeit und Verschleißfestigkeit und gleichzeitig eine gute Verarbeitbarkeit. Die richtige Auswahl der Fasertyp, des Inhalts und der TPU -Härte ist entscheidend, um das gewünschte Gleichgewicht zwischen Aufprallfestigkeit, mechanischen Eigenschaften und Prozessstabilität zu erreichen. Diese Materialien haben ein starkes Potenzial für Anwendungen für Automobil-, Industrie- und Konsumgüterprodukte, insbesondere wenn Injektionsform- und Extrusionen erforderlich sind.

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