TPU的基本特性和特殊品級(jí)

TPU(Thermo Plastic Urethane):熱塑性聚氨酯橡膠，是一類由多異氰酸酯和多羥基物，借助鏈延伸劑加聚反應(yīng)生成的線型或輕度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物，分為聚脂類和聚醚類。

1．基本特性： 

TPU是分子中含有-NH-COO-基團(tuán)的材料，長(zhǎng)鏈的二元醇和異氰酸酯成分構(gòu)成了軟段，短鍵的二元醇和異氰酸酯成分構(gòu)成了硬段，TPU很多特性取決于長(zhǎng)鏈二元醇的種類，其硬度用硬段做比例來(lái)調(diào)節(jié)，它的光老化性可加光穩(wěn)定劑來(lái)加以改善，同時(shí)也取決于異氰酸酯是芳香族還是脂肪族。它不同于其他熱塑性彈性的優(yōu)異性能如下： 

（1）優(yōu)異的耐磨性能、它的Taber磨耗值為0.5-0.35mg，是塑料中z小的，若加入MoS2、硅油石墨等可降低摩擦系數(shù)，提高耐磨程度。 

（2）拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率： 

TPU的拉伸強(qiáng)度是天然橡膠的2-3倍，聚酯型的TPU拉伸強(qiáng)度近60MPa，伸長(zhǎng)率近410%，聚醚型TPU的拉伸強(qiáng)度為50MPa，伸長(zhǎng)率為>30%。 

（3）耐油、耐汽油性能： 

TPU的耐油性能優(yōu)于丁腈橡膠，具有極好的耐油壽命。 

（4）耐低溫性、耐候性、耐臭氧性能 

TPU的耐氣候老化性能優(yōu)于天然橡膠。它的耐臭氧，耐射線的特點(diǎn)在航天工業(yè)有特殊的用途。 

（5）醫(yī)療衛(wèi)生性 

TPU具有生物相容性和抗血凝性，醫(yī)用TPU應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如人造心臟、人工腎、輸血管、血漿袋、輸尿管、外科技術(shù)用固定材料等。 

（6）硬度范圍 

TPU的硬度范圍為邵氏70A～邵氏72D，在邵氏硬度90A以上時(shí)TPU仍保持彈性。這是其他彈性體所沒有的特性。所以TPU具有高負(fù)載支撐能力和良好的吸振效應(yīng)。 

2．特殊品級(jí)： 

（1）美國(guó)BF Goodrich公司生產(chǎn)的TPU（商品名ESTANE?） 

（2）德國(guó)Bayer公司TPU品級(jí)（商品名Desmopan） 

（3）日本“ミラヮラソ株式會(huì)社的TPU品級(jí)（Miractran. 品級(jí)） 

該品級(jí)由于二元醇羥基的當(dāng)量和異氰酸酯當(dāng)量的比率不同，分為E型和P型兩系列。E型由于過(guò)剩的異氰酸酯形成一部分多聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此具有優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度、壓縮y久變形、y久伸展率。P型由于兩組分比例相等，而成線型結(jié)構(gòu)，它的粘度對(duì)溫度的依存性小，流動(dòng)性好，而有好的加工性能，且易溶劑。 

最近該公司又開發(fā)了對(duì)于人體防靜電的電子部件；衣料及住房的快適應(yīng)性透濕材料；對(duì)醫(yī)療和食品等有安全要求的抗菌性材料；鞋底用耐磨耗材料等，尤其是消光材料；發(fā)泡材料；蓄光材料；抗血栓性導(dǎo)尿管用等新功能材料。

成型加工技術(shù) 

1、TPU代表性的成型加工方法是擠出成型和注射成型。這些成型方法需注意以下幾點(diǎn)： 

（1）由于TPU吸濕性強(qiáng)，加工前必須充分干燥； 

（2）由于粘度對(duì)溫度的依存性較慢，要提高溫度控制精度； 

（3）要從材料的特性考慮螺桿的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)徑比（如：壓縮比、螺槽深度、L/D等）； 

（4）根據(jù)材料的流動(dòng)性考慮模具結(jié)構(gòu)（不會(huì)引起滯留的噴咀、流道、澆口等）； 

（5）成型機(jī)的功率設(shè)定要稍大點(diǎn)（是通用樹脂的1.5~2倍）； 

（6）成型生退火處理，恢復(fù)原有特性（尤其是未完全塑化的材料）。 

（7）TPU的耐水解性較差，在高溫或潮濕條件下容易水解，尤其是低硬度TPU。故TPU都有一定的存放有效期。

2、成型加工技術(shù)及應(yīng)用 

TPU的加工與通用塑料及其他熱塑性彈性體（TPE）相比，難點(diǎn)并不少，然而z近由于成型機(jī)及加工技術(shù)的改進(jìn)，已可采用多樣的成型法以制得各類制品。 

（1）管材，薄膜，片材領(lǐng)域： 

TPU管材，由于具有柔軟，良好的抗拉伸強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度，耐高低溫性，管內(nèi)充1.5MPa而不膨脹。爆破壓力可“達(dá)2-5MPa及良好的耐油性，為此是氣管和油管的理想材料，廣泛用作飛機(jī)、坦克、汽車、摩托車、機(jī)床等的輸氣、輸油軟管。TPU管材主要用擠出成型加工。但由于TPU易吸水而降低制品的強(qiáng)度，因此在加工前原料應(yīng)于100~120℃下干燥4小時(shí)、使TPU中水份含量在0.05%以下，擠出時(shí)要注意溫度的調(diào)整，在純TPU中添加1-4PHR的潤(rùn)滑劑有助于料流的穩(wěn)定擠出，有利于管材表面光潔度的提高。Desmopan的786、385、392品級(jí)，ESTANE的58311、58092、58409等品級(jí)均可用于擠出管材。 

TPU薄膜和片材由于具有強(qiáng)韌、薄壁化、獨(dú)特的手感及良好的環(huán)保性等而有較大的應(yīng)用領(lǐng)域。該制品采用T型擠出法，吹塑成型法及壓延成型等方法、成型時(shí)必須選擇適合于各成型法的合適品級(jí)。 

Miractran品級(jí)中的標(biāo)準(zhǔn)品級(jí)如E100、E300 ESTANE的58206、58887、58315品級(jí)都能使用T型擠出成型，能生產(chǎn)出幾十um的薄膜。 

吹塑成型法可用Miractran品級(jí)中的E885PFAA和E390PFAA品級(jí)，ESTANE的58277、58409、58630、58315能生產(chǎn)出不粘的、柔軟的、非常薄且潤(rùn)幅的薄膜。 

壓延成型法可用Miractran品級(jí)中的E585MSOH、E660MSOH、E380MSNT品級(jí)、硬度從60A到95A都能加工。 

（2）熱熔薄膜、涂層領(lǐng)域： 

該領(lǐng)域的用途是利用TUP的粘接性、伸縮性及良好的表觀特性，它不僅簡(jiǎn)單地作為粘接材料，而且還廣泛應(yīng)用作為T恤衫等服裝圖案熱轉(zhuǎn)印拷貝用薄膜，這些薄膜可用T型擠壓法和吹塑成型法生產(chǎn)。厚度為10μm左右可用Miractran品級(jí)中的不變黃型和熱熔型品級(jí)。近來(lái)用同樣原料制成“無(wú)紡布”，控制在25~100g/m2，此“無(wú)紡布”除了有上述特性外還因具有空隙結(jié)構(gòu)而有透濕機(jī)能，作為新穎的衣料而引人注目。 

另外球狀的粉末熱熔材料，還可用于汽車部件的涂裝領(lǐng)域。 

（3）低壓縮y久變形，耐熱變形性領(lǐng)域： 

Miractran低壓縮y久變形/耐熱型H品級(jí)是在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大的改造。這主要是通過(guò)材料的配備技術(shù)、加工技術(shù)、適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚矶?。主要?yīng)用于工業(yè)受壓受熱部件。 

（4）電子束交聯(lián)領(lǐng)域： 

在有耐熱性、耐藥品性、耐摩擦性等較高要求的領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)品級(jí)的TPU不能滿足其性能要求，改進(jìn)的方法是用電子來(lái)進(jìn)行交聯(lián)，在表面形成交聯(lián)層這樣可滿足上述要求，可制成墊圈、膜片、護(hù)套、軟管等。 

總之TPU汽車、工業(yè)部件、軟管、墊圈、密封件、電線電纜、醫(yī)用等方面得到了廣泛的應(yīng)用。