應(yīng)用領(lǐng)域
行業(yè)動(dòng)態(tài)探索TPU材料的奇妙世界！干貨解析，讓您對(duì)TPU了如指掌！
1958年美國(guó)Goodrich化學(xué)公司（現(xiàn)更名為路博潤(rùn)）首次登記了TPU商品牌號(hào)Estane，之后40年來(lái)全世界有20余個(gè)商品牌號(hào)問(wèn)世，每一個(gè)牌號(hào)有幾個(gè)系列產(chǎn)品。目前有生產(chǎn)TPU原料廠家主要有巴斯夫、科思創(chuàng)、路博潤(rùn)、亨斯邁、萬(wàn)華化學(xué)、上海恒安、瑞華、旭川化學(xué)等等。
TPU的類別
按軟段結(jié)構(gòu)可分為聚酯型、聚醚型和丁二烯型，分別含有酯基、醚基或丁烯基。
按硬段結(jié)構(gòu)分為氨酯型和氨酯脲型，它們分別由二醇擴(kuò)鏈劑或二胺擴(kuò)鏈劑獲得。普遍常見(jiàn)的劃分是分為聚酯型和聚醚型。
按有無(wú)交聯(lián)可分為純熱塑性和半熱塑性。
前者是純線性結(jié)構(gòu)，無(wú)交聯(lián)鍵；后者是含有少量脲基甲酸酯等交聯(lián)鍵。
按制成品用途可分為異型件（各種機(jī)械零件）、管材（護(hù)套、棒型材）和薄膜（薄片、薄板）以及膠粘劑、涂料和纖維等。
TPU的合成
TPU從分子結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，屬于聚氨酯。那么，它是怎么聚合而成的呢？
按合成工藝的不同，主要分為本體聚合和溶液聚合。
圖 生成氨酯基的反應(yīng)
本體聚合中，又可按有無(wú)預(yù)反應(yīng)分為預(yù)聚法和一步法：
預(yù)聚法是將二異氰酸酯與大分子二醇先行反應(yīng)一定時(shí)間，再加入擴(kuò)鏈生產(chǎn)TPU；
一步法是將大分子二醇、二異酸酯和擴(kuò)鏈劑同時(shí)混合反應(yīng)成TPU。
溶液聚合是將二異氰酸酯先溶于溶劑中，再加入大分子二醇令其反應(yīng)一定時(shí)間，最后加入擴(kuò)鏈劑生成TPU。
TPU軟段種類、分子量、硬段或軟段含量以及TPU聚集態(tài)會(huì)影響TPU的密度，密度大約在1.10～1.25之間，與其他橡膠和塑料無(wú)顯著差異。
在同等硬度時(shí)聚醚型TPU密度比聚酯型TPU低。
TPU的加工
TPU粒子需要進(jìn)行各種各樣的加工才能s形成最終的制品，主要采用熔融法和溶液法進(jìn)行TPU的加工。
圖 TPU包膠在電動(dòng)工具外殼應(yīng)用
熔融加工是用塑料工業(yè)常用的工藝：如混煉、壓延、擠出、吹塑和模塑；
溶液加工是粒料溶于溶劑或直接在溶劑中聚合而制成溶液再進(jìn)行涂覆、紡絲等。
TPU制成最終產(chǎn)品，一般不需要進(jìn)行硫化交聯(lián)反應(yīng)，可以縮短生產(chǎn)周期，廢棄物料能夠回收重新加以利用。
TPU的性能
TPU具有高模量、高強(qiáng)度、高伸長(zhǎng)和高彈性、優(yōu)良的耐磨、耐油、耐低溫、耐老化性能。
拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)率大，長(zhǎng)期壓縮永久變形率低等都是TPU的顯著優(yōu)點(diǎn)。
圖 可發(fā)泡TPU
小U將主要從拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率、回彈性、硬度等方面闡述一下TPU的力學(xué)性能。
拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)率大
TPU的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)優(yōu)于聚氯乙烯塑料和橡膠。
TPU的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都非常優(yōu)異。從下圖的數(shù)據(jù)我們可以看到，聚醚型
圖 TPU與其他材料拉伸強(qiáng)度的比較
此外TPU在加工過(guò)程不加或加入很少助劑，能滿足食品工業(yè)要求，這也是其他材料如PVC、橡膠等難以辦到的。
回彈性對(duì)溫度非常敏感
TPU的回彈性是指形變應(yīng)力解除后迅速恢復(fù)其原狀的程度，用恢復(fù)能表示，即形變回縮功與產(chǎn)生形變所需要的功之比。它是彈性體動(dòng)態(tài)模量和內(nèi)摩擦的函數(shù)，并對(duì)溫度非常敏感。
圖 TPU回彈性與室溫以下溫度的關(guān)系
回彈隨溫度的下降而降低，直到某一溫度，彈性又迅速增加。這個(gè)溫度是軟段結(jié)晶溫度，決定于大分子二醇的結(jié)構(gòu)，聚醚型TPU較聚酯型TPU低。在結(jié)晶溫度以下的溫度，彈性體變得很硬且失去了它的彈性，因此，回彈性是類似于離開(kāi)硬金屬表面的反彈。
硬度范圍為邵爾A60-D80
硬度是材料抵抗變形、刻痕和劃傷能力的一種指標(biāo)。
TPU硬度通常用邵爾A型和邵爾D型硬度計(jì)測(cè)定，邵爾A用于較軟的TPU，邵爾D用于較硬的TPU。
