Poliuretan (PU), krótki dla poli (uretanu), jest wszechstronnym polimerem syntetyzowanym poprzez reakcję polikondensacyjną polioli i diizocyjaniany. Jest znany ze swoich doskonałych właściwości mechanicznych i jest szeroko stosowany w różnych zastosowaniach przemysłowych i konsumenckich, w tym w filmach, powłokach, klejach, włókien, piankach i elastomerach. Spośród różnych form poliuretanu termoplastyczna poliuretan (TPU) wyróżnia się ze względu na unikalną kombinację elastyczności i możliwości przetwarzania.
TPU jest klasą liniowych segmentowanych kopolimerów blokowych, zwykle reprezentowanych przez wzór (AB) ₙ. W tej strukturze segment „A” jest poliesterem lub polieterą o wysokiej masie cząsteczkowej (o zakresie masy cząsteczkowej od około 1000 do 6000), podczas gdy segment „B” jest krótko łańcuchowym diolem zawierającym od 2 do 12 atomów węgla. Te miękkie i twarde segmenty są połączone jednostkami diizocyjanianowymi, tworząc strukturę, która zapewnia TPU zarówno elastyczność, jak i siłę. W przeciwieństwie do usieciowanych materiałów gumowych, TPU ma głównie liniową strukturę molekularną z minimalnym chemicznym sieciowaniem.
Jedna z kluczowych cech TPU polega na obecności licznych wiązań wodorowych między jego łańcuchami molekularnymi, tworząc tak zwane fizyczne sieciowanie. Te wiązania wodorowe odgrywają kluczową rolę w wzmacnianiu struktury materiału, przyczyniając się do jego wysokiego modułu, wytrzymałości na rozciąganie i odporności. W rezultacie TPU wykazuje doskonałą odporność na ścieranie, olej i odporność chemiczną, odporność na hydrolizę i pozostaje stabilna w szerokim zakresie temperatur. Pokazuje również dobrą odporność na atak drobnoustrojów i starzenie się środowiska.
Kolejną zaletą TPU jest zachowanie termoplastyczne. Fizyczne sieciowanie przez wiązania wodorowe jest odwracalne podgrzewanie lub w roztworze, siły międzycząsteczkowe osłabiają, umożliwiając przepływ materiału lub przekształcenie. Po chłodzeniu lub odparowaniu rozpuszczalnika reforma wiązań wodorowych, umożliwiając materiałowi odzyskanie jego wydajności w stanie stałym bez znacznej utraty nieruchomości. Ta przetwarzalność sprawia, że TPU nadaje się do formowania wtrysku, wytłaczania i innych technik przetwarzania termoplastycznego.
Dobrze znanym przykładem TPU w życiu codziennym jest spandex (zwany także elastanem), wysoce elastyczne włókno używane w tekstyliach. Wszechstronność, trwałość i możliwość przetwarzania TPU sprawiają, że jest to materiał z wyboru w branżach, od obuwia i elektroniki po urządzenia motoryzacyjne i medyczne.