热塑性聚氨酯(简称TPU)弹性体是由硬链段与软链段交互嵌段共聚形成的线型聚合物。TPU拥有抗拉、耐磨和耐热等物理性能、类似于橡胶的弹性,且TPU能以热塑性材料的加工工艺,比如注塑、挤出、吹塑、压延以及搪塑等方式进行加工。TPU的开发和商业化可以追溯到上世纪50年代。1950年,BFGoodrich公司的Schollenberger等人开始研制TPU,经多次改良,Goodrich公司(现为Lubrizol公司)于1961年正式推出以EstaneVc为**的商品化TPU产品。上世纪90年代,随着外资TPU生产企业在中国投资建厂,我国TPU工业开始起步并逐步发展。进入21世纪,在市场需求增长(主要是PVC和橡胶的替代)、自主TPU生产工艺提升、国产上游原材料供应逐步稳定以及下游加工工艺改善等多重因素的积极推动下,中国TPU的产销年复合增长率达到10%以上。随着用量增长,TPU已成为材料行业重要组成部分,其主要应用于鞋材、3C护套、管材以及薄膜等领域。从透明性方面来比较,TPU优于TPE,TPE优于TPV。山东聚酯型TPU
虽然TPU有许多分类,但在分子结构上属于聚氨酯。那么它是如何结合在一起的呢?根据合成工艺的不同,可分为本体聚合和溶液聚合。本体聚合中,预聚按有无预聚可分为预聚法和一步法:先加入二异氰酸酯和大分子乙二醇的反应时间,再加入扩链剂生成TPU,一步聚合乙二醇、二异氰酸酯和同时将扩链剂混合生产热塑性聚氨酯。溶液聚合是将二异氰酸酯溶解于溶剂中,加入大分子乙二醇使反应时间延长,再加入扩链剂制备TPU。TPU的密度受软段类型、分子量、硬段或软段含量以及TPU聚集状态的影响。TPU的密度约为1.10~1.25,与其它橡胶和塑料的密度相近。在相同硬度下,聚醚型TPU的密度低于聚酯型TPU。山东聚酯型TPU电缆原料中TPU相比于三元乙丙橡胶和PVC具有更好的机械性能及广泛的应用场景。
TPU聚氨酯,中文名称为热塑性聚氨酯弹性体,TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和大分子多元醇、扩链剂共同反应聚合而成的高分子材料。主要分为有聚酯型和聚醚型之分,它硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油,透明,弹性好,在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用,无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。TPU的特点:1.高耐磨性,再生利用性好。2.硬度范围广:通过改变TPU各反应组分的配比,可以得到不同硬度的产品,而且随着硬度的增加,其产品仍保持良好的弹性。3.机械强度高:TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。耐寒性突出:TPU的玻璃态转变温度比较低,在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。4.加工性能好:TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工,如注射、挤出、压延等等。同时,TPU与某些高分子材料共同加工能够得到性能互补的聚合物合金。
聚酯型热塑性聚氨酯用碳化二亚胺进行保护后,耐水解性有所提高。聚醚酯型热塑性聚氨酯和聚醚型热塑性聚氨酯在高温下的耐水解性比较好。聚酯易受水分子的侵袭而发生断裂,且水解生成的酸又能催化聚酯的进一步水解。聚酯种类对弹性体的物理性能及耐水性能有一定的影响。随聚酯二醇原料中亚甲基数目的增加,制得的聚酯型聚氨酯弹性体的耐水性提高。酯基含量较小,其耐水性也较好。同样,采用长链二元酸合成的聚酯,制得的聚氨酯弹性体的耐水性比短链二元酸的聚酯型聚氨酯好。聚己内酯型TPU比聚醚型和聚酯型TPU拥有更加平衡的性能。
TPU可应用于汽车轮胎、输送带、矿山分选筛的衬里、印刷胶辊、防水材与铺装材、密封圈、鞋跟等等。但其价格昂贵,产品成本较高,加之TPU的加工温度范围窄,难于加工,给TPU的推广应用带来了一些影响。TPU的硬度介于橡胶和塑料之问,可采用挤出、注塑、吹塑、压延、熔融纺丝等方法加工成不同用途的产品。由于TPU的优越性能和加工方法的多样性,TPU在诸多领域已得到蓬勃发展,尤其在我国其发展速度很快,超过了欧美日,因此近年来中国市场已成为国内外TPU业界关注的焦点。TPU内生热大,耐高温性能一般。山东聚酯型TPU
TPU材质比较突出的优点就是柔韧性好,可以随意“蹂躏”。山东聚酯型TPU
TPU有很多硬度规格,在选用不同硬度的TPU时,硬度与定伸应力和伸长率的关系以及硬度与撕裂强度的关系我们往往不是很了解。通常来说随着TPU硬度的增加,100%定伸应力和300%定伸应力迅速增加,伸长率下降。这主要是由于硬段含量增加的结果:硬段含量高,其所形成硬段相越易形成次晶或结晶结构增加了物理交联的数量而限制材料变形。若使材料变形必须提高应力,从而提高了定伸应力,同时伸长率下降。TPU硬度与撕裂强度的关系,随硬度增加,撕裂强度迅速增加,其理由亦与模量的解释相同。山东聚酯型TPU