TPU是聚氨酯類熱塑性彈性體,是由二異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑組成的多相嵌段共聚物。美國Goodrich化學公司(現在更名為路博潤)在1958年***登記了TPU商品牌號Estane,之后60多年來全世界有超過20個商品牌號問世,每一個牌號有幾個系列產品。目前有生產TPU原料廠家主要有巴斯夫、科思創、路博潤、亨斯邁、萬華化學、上海恒安、瑞華、旭川化學等等。作為性能優良的彈性體,TPU的下游產品方向非常***,在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領域得到廣泛應用,比如鞋材、軟管、線纜、醫療器械等。從耐磨性來看,TPU優于TPV,TPV優于TPE,目前也有高耐磨的TPE,不過和TPU還是有點差距。上海耐沖擊TPU
TPU有非常好的耐低溫性能,通常能達到-50C,可取代一般PVC因低溫脆化而無法應用的各個領域,特別適合用在寒帶相關的種類制品。TPU非常容易利用高周波或是熱壓來熔接,因此廣泛應用在充氣制品上。氣體系數是指在一定溫度和壓力下,氣體透過試樣規定面積的速率,同一材料對不司氣體的透過率有時差異很大。一般來說,聚酷系列制品氣密性比聚醒系列更好。TPU具有較好的生物相容性、無毒、無過敏反應性、無局部刺激性、無致熱源性,因此廣泛應用在醫療、衛生等相關產品以及運動、保護器材上。浙江TPU脂肪族異氰酸酯主要用于制造光穩定涂料。在一定需要對紫外光或日光穩定的場合。
TPU可應用于汽車輪胎、輸送帶、礦山分選篩的襯里、印刷膠輥、防水材與鋪裝材、密封圈、鞋跟等等。但其價格昂貴,產品成本較高,加之TPU的加工溫度范圍窄,難于加工,給TPU的推廣應用帶來了一些影響。TPU的硬度介于橡膠和塑料之問,可采用擠出、注塑、吹塑、壓延、熔融紡絲等方法加工成不同用途的產品。由于TPU的優越性能和加工方法的多樣性,TPU在諸多領域已得到蓬勃發展,尤其在我國其發展速度很快,超過了歐美日,因此近年來中國市場已成為國內外TPU業界關注的焦點。
上世紀90年代,隨著外資TPU生產企業在中國投資建廠,我國TPU工業開始起步并逐步發展。進入21世紀,在市場需求增長(主要是PVC和橡膠的替代)、自主TPU生產工藝提升、國產上游原材料供應逐步穩定以及下游加工工藝改善等多重因素的積極推動下,中國TPU的產銷年復合增長率達到10%以上。隨著用量增長,TPU已成為材料行業重要組成部分,其主要應用于鞋材、3C護套、管材以及薄膜等領域。TPU的開發和商業化可以追溯到上世紀50年代。1950年,BFGoodrich公司的Schollenberger等人開始研制TPU,經多次改良,Goodrich公司(現為Lubrizol公司)于1961年正式推出以EstaneVc為**的商品化TPU產品。TPU材質可以使用微磨砂技術,應用于手機有效防指紋,保證手機的整潔度。
TPU的韌性:韌性是使材料斷裂所需要的能量,等于應力-應變曲線下的面積。一般來說TPU的硬段含量在10%~21%之間時,TPU呈現軟橡膠態,此時TPU的韌性較低,且彈性模量也較低。當硬段含量在32%~55%之間時,TPU表現為彈性體,此時的韌性比較高。當硬段含量在66%~77%之間時,TPU的模量達到較高的數值,呈現彈性塑料的性能。韌性隨硬段含量增多而發生變化的原因是,硬段提供彈性模量,而軟段提供伸長率,當硬段含量較低時(硬段呈孤立球體分布在連續軟段相中)TPU的彈性模量低且伸長率很大,根據韌性的定義可得出韌性很低。而當硬段含量過高時(硬段呈連續相,軟段分散其間),彈性模量可達到很高的數值但伸長率會變得非常低,同理可知韌性也很低。而在硬段和軟段配比適當,硬段由分散相過度到連續相的狀態時,硬段的高模量高熔化熱加上軟段的高伸長率,使TPU得到了較高的韌性值。TPU抗氧化能力良好:一般而言TPU耐溫性可達120°C。浙江TPU
聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體的耐水解性比聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體好。上海耐沖擊TPU
聚酯型熱塑性聚氨酯用碳化二亞胺進行保護后,耐水解性有所提高。聚醚酯型熱塑性聚氨酯和聚醚型熱塑性聚氨酯在高溫下的耐水解性比較好。聚酯易受水分子的侵襲而發生斷裂,且水解生成的酸又能催化聚酯的進一步水解。聚酯種類對彈性體的物理性能及耐水性能有一定的影響。隨聚酯二醇原料中亞甲基數目的增加,制得的聚酯型聚氨酯彈性體的耐水性提高。酯基含量較小,其耐水性也較好。同樣,采用長鏈二元酸合成的聚酯,制得的聚氨酯彈性體的耐水性比短鏈二元酸的聚酯型聚氨酯好。上海耐沖擊TPU