聚氨酯熱塑性彈性體

聚氨酯熱塑性彈性體又稱熱塑性聚氨酯橡膠，簡稱TPU，是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，A為高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚，B為含2-12直鏈碳原子的二醇，AB鏈段間化學結構是用二異氰酸酯，通常是MDI連線。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯或大分子鏈間輕度交聯，隨著溫度的升高或降低，這兩種交聯結構具有可逆性。在熔融狀態或溶液狀態分子間力減弱，而冷卻或溶劑揮發之後又有強的分子間力連線在一起，恢復原有固體的性能。

基本介紹

• 中文名：聚氨酯熱塑性彈性體
• 外文名：Thermoplastic polyurethane elastomer
• 相對密度：1．10-1．25
• 玻璃化溫度：為100．6-106．1℃

基本簡介

TPU；Thermoplastic polyurethane elastomer

聚氨酯熱塑性彈性體有聚酯型和聚醚型兩類，白色無規則球狀或柱狀顆粒，相對密度1．10-1．25，聚醚型相對密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化溫度為100．6-106．1℃，聚酯型玻璃化溫度108．9-122．8℃。聚醚型和聚酯型的脆性溫度低於-62℃，聚醚型耐低溫性優於聚酯型。

相關特點

聚氨酯熱塑性彈性體突出的特點是耐磨性優異、耐臭氧性極好、硬度大、強度高、彈性好、耐低溫，有良好的耐油、耐化學藥品和耐環境性能，在潮濕環境中聚醚型酯水解穩定性遠超過聚酯型。

聚氨酯熱塑性彈性體無毒、無味，可溶於甲乙酮(?)、環己酮、四氫呋喃、二氧六環、二甲基甲醯胺等溶劑，也能溶於甲苯、醋酸乙酯、丁酮、丙酮以適當比例組成的混合溶劑中，呈現無色透明狀態，有較好的貯存穩定性。

熱塑性聚氨酯彈性體就其價格和性能而言，在TPE系列中占有較大的優勢。熱塑性聚氨酯(TPUS)具有很寬廣的韌性，其一般套用越來越廣泛。它們即使在低溫條件下有較高的柔性，並具有很高的耐磨性能。這些彈性體還有很好的粘著特性。

TPUS在通用的擠塑和注塑成型設備上很容易進行加工，它們的用途也極為廣泛。其分子結構是由許多個酯和醚組成的，使得性能產生很大的變化。TPUS很容易混配，並常與其它相容的高聚物如PVC共混，生成“超級共混物”。這種性能上的多變性也帶來了它們更多的商業套用，主要如汽車、電纜、導線和薄膜等。TPUS現在的消耗量約計為6 500萬磅/年， 1990年年增長率為 5～7%。

TPUS性能變化範圍為：抗張強度28.3至62MPa，酯型較高，醚型較低;300%定伸模數為7.6至33 SMPa;伸長率為 225至 570%;密度為1.14至1.20，醚型較低。普通的TPUS的使用溫度為一60至250°F，但在聚氨酯主鏈上加進異氰豚酸酯，就可把它的最高使用溫度提高到300°F。硬度可從邵氏A70到邵氏D80，配製的TPU的硬度可大大低於邵氏A70，但它的粘度較大難於為加工進行造粒，甚至很容易粘在一起。

TPUS具有優良的粘著特性，可用作玻璃纖維層壓塑膠的粘合劑。以溶劑型或乾膜式粘合劑，用於田徑鞋和網球鞋，它們可在鞋面和TPU鞋底的上下之間自然粘合，不需要進行縫合。這種粘合工序通常在加工過程中需用模內脫模劑。

酯型和醚型的每一種類型材料又可分為芳香族類和脂肪族類兩個分類。脂肪族類耐紫外線性能較好，但價格較貴。添加穩定劑和吸收劑也能使芳香族類的光氧化過程延遲，但達不到脂肪族類同樣的程度。這兩種類型的材料都有很好的耐油性能。

TPU可用通用的加工方法進行加工，並可與熱塑性的橡膠、PVC混配料、ABS、尼龍、SAN等共混。它本身也很容易層壓、燙印、熱封和粘合，不需專門打底漆就可以塗漆。

TPUS的加工是否成功主要取決於材料的乾燥程度，最好用粉粒脫濕料斗乾燥器，但樹脂也可在料盤分散2英寸厚，在175～200°F烘箱乾燥1—2小時，但樹脂在乾燥溫度下暴露的時間不要超過4小時。如果樹脂在料斗中過夜，溫度應低於125—150°F。

未塗漆的回用料可與10—25%的新料混合使用，儲存的回用料也必須重新乾燥。對於擠塑和注塑來說通用的螺桿UD比為24：1或略高一些，壓縮比為2.5—3.1且較好。料筒溫度以340～440°F為好，模溫為60-140°F。TPUS在熔融時呈剪下敏性狀態，如果用高剪下螺桿會導致材料的降解，因為材料的粘度很大，還會存在高熱和高孔壓的情況。

TPU樹脂的多功能性以及通用的韌性、柔軟性和粘著性等，使之會有更多的商業用途。通常人們期望TPU製作的部件首先要有一定的橡膠性，其次是特別在低溫下有較好的耐磨能力和耐屈撓性。例如傳動聯軸節就必須有較高的抗張強度和韌性，同時要有較高的抗曲撓性和緩衝能力。

許多商業套用是擠塑成型或注塑成型的產品。擠塑膜製品(吹塑和扁平模頭擠塑)占用了TPUS很大的產量，這些套用包括了食品藥物管理局認可的肉。家禽包裝材料等級及無溶劑型薄膜粘合劑等。新型的專門級別TPU有非常高的濕蒸汽傳遞速率，可用作無村薄膜或層台織物，製作手套，一次性醫用外衣，外科手術復蓋布，惡臭環境用的工作服等。芳香族醚型產品正被用於飲水的軟管和管道，經美國聯邦藥典第六類準許使用的有些材料可用於醫療器械和醫用導管，心臟植入管，充氣胃襯。其它型材的套用有輸油管線的耐壓軟管和管道，共擠電纜護套及擋風雨的型材。

另一種材料是以帆布或其它厚織物為基材，將TPU擠出塗布而成，被廣泛用於工業加工和食品加工使用的傳送帶，同時還可用來製作摺疊式水槽和油箱。

注塑模件也占用了TPU的很大用量，突出的套用為汽車零部件如檔泥板擴張部分，填板、角板、護罩、儀錶板、襯墊和其它產品如滑雪靴，工業輪胎，齒輪，女鞋跟。汽車車體部件不用底漆就可以噴漆或金屬化。但在汽車發動機罩下面的套用卻受到了限制，因為該部份需要耐高溫，但改性的品級可滿足要求，並正在套用。TPUS還逐漸與其它的高聚物生成塑膠合金來提高使用性能，例如與PVC的共混物，當TPU的摻入量達到 20%時，產品的性能就可提高40%，可用於貨櫃包裝材料，水床床墊，鞋底等;與SAN和PC的共混物，可增加產品硬度超過邵氏D80，還提高了模塑固化時間和脫模時間;與ABS的共混物改善了產品的屈撓性和耐磨性能。