TPU的合成方法按有无溶剂可分为两类: 无溶剂的本体聚合法和有溶剂的溶液聚合法。本体聚合按反应步骤又可分为一步法和预聚体法。一步法是将低聚物二元醇、二异氰酸酯和扩链剂同时混合生成。一步法工艺简单, 操作方便, 但其反应热难以排除, 易产生副反应。用一步法合成了聚酯型热塑性聚氨酯弹性体, 首先在反应器中称取配方量的聚酯多元醇和扩链剂, 丁二醇, 升温至120℃真空脱水。迅速加入已预热的快速搅拌均匀, 倒入已预热的容器中, 于120℃真空焙烘,再降温至100℃烘得浅黄色半透明聚氨酯产物, 之后在平板压机上压制成试片,制备的TPU具有较高的力学性能和阻尼性能。聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温,有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能,在潮湿环境中聚醚型酯水解稳定性远超过聚酯型。TPU塑胶原料耐磨性能优异,较天然橡胶耐磨五倍以上,是耐磨制品较优的材料之一。路博润 TPU EV90AT3
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。浙江Lubrizol TPU性能TPU已被广泛应用于:鞋材、 成衣、手机壳、充气玩具、水上及水下之运动器材/汽车椅座材料、雨伞、皮箱等。
TPU弹性体的力学性能主要包括:硬度,拉伸强度,压缩性能,撕裂强度,回弹性和耐磨性能,耐屈扰性等,而TPU弹性塑料的力学性能,除这些性能外,还有较高剪切强度和冲击功等。硬度是材料抵抗变形,刻痕和划伤的能力的一种指标。TPU硬度通常用邵尔A(ShoreA)和邵尔D(shoreD)硬度计测定,邵尔A用于比较软的TPU,邵尔D用于较硬的TPU。硬度主要由TPU结构中的硬段含量来决定,硬段含量越高,TPU的硬度就会随之上升。硬度上升后,TPU的其他性能也会发生改变,拉伸模量和撕裂强度增加,刚性和压缩应力(负荷能力)增加,伸长率降低,密度和动态生热增加,耐环境性能增加。TPU的硬度与温度存在一定关系。从室温冷却降温至突变温度(-4~-12℃),硬度无明显变化;在突变温度下,TPU硬度突然增加而变得很硬并失去弹性,这是由于软段结晶作用的结果。
TPU改性的基本方法1.化学改性:通过化学反应对TPU分子链进行官能团化,引入特定的极性基团或交联结构,以增强其耐油性、耐溶剂性或耐老化性能。例如,利用扩链剂增加TPU分子链长度,提高其强度和模量;或利用硅烷偶联剂进行表面改性,提高TPU与无机填料的相容性。2.物理改性:通过添加不同性质的填料、增塑剂、助剂等,改变TPU的物理性能。例如,添加无机填料如碳酸钙、滑石粉等,可提高TPU的硬度、耐磨性和耐热性;而添加增塑剂则可降低TPU的硬度,提高其柔韧性和加工性能。3.共混改性:将TPU与其他高分子材料(如聚酯、聚醚、聚酰胺等)进行共混,以取长补短,获得综合性能更优异的材料。共混改性不仅可以提高TPU的力学性能、耐热性、耐候性等,还可以降低生产成本,拓宽应用领域。TPU一般是透明的,耐磨,烧的话有苹果或是中药的味道。
TPU的主要特性有:1、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和耐磨性。TPU的刚性可由弹性模量来度量。橡胶的弹性模量通常在1~10Mpa,TPU在10~1000Mpa,而塑料如尼龙、ABS、PC、POM等在1000~10000Mpa。TPU的硬度范围相当宽,从ShoreA60~ShoreD85,并且在整个硬度范围内具有高弹性。2、机械强度高:TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。3、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。TPU在很宽的温度范围内如-40~120℃,具有柔性,而不需要增塑剂。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,如注塑、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。5、耐油、耐水、耐霉菌。TPU对油类(矿物油,动植物油脂和润滑油)和许多溶剂有良好的抵抗能力。6、再生利用性好。7、TPU还有良好的耐天候性,极优的耐高能射线性能。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。山东TPU290AE-FRM
TPU具有宽范围的性能,既具有高的拉伸强度和伸长率,又具有优异的抗撕裂和抗剪切性能。路博润 TPU EV90AT3
从链段结构来看,TPU是一种(AB)n型嵌段线性聚合物, 由柔性软段和刚性硬段构成。不同链段结构的TPU具有不同的性能, 而链段结构的类型主要由原料种类决定。分子结构中引入侧基会降低大分子间的取向结晶性, 从而导致力学性能下降、溶胀性能变差; 而一定的化学交联可以提高弹性体的定伸应力和耐溶剂性能,降低长久形变。在了解TPU时,我们有时会听到硬段含量这个词,硬段含量是指硬段在中的质量百分数,是配方设计中一个重要参数。硬段含量直接影响的氢键、微相分离程度以及结晶性能, 是决定其形态的主要因素。一般来讲, 随着硬段含量的增加,TPU的硬度、模量以及撕裂强度等增加, 而扯断伸长率下降。 路博润 TPU EV90AT3