聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料中的一个品种(其它品种是指聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯涂料和聚氨酯纤维),而热塑性聚氨酯弹性体又是聚氨酯弹性体的三大类型中的一种,人们习惯称它为TPU(另外两大类聚氨酯弹性体分别是浇注型聚氨酯弹性体简称CPU和混炼型聚氨酯弹性体简称MPU)。TPU是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯弹性体,与CPU和MPU相比较,TPU在化学结构上没有或很少有化学交联,其分子链基本上是线性的,然而却存在一定量的物理交联,这就是下面要介绍的在结构上很有特点的热塑性聚氨酯弹性体。按原材料种类分类,TPU 主要可分为聚酯型、聚醚型、聚己内酯型和聚碳酸酯型。上海Lubrizol TPU TS92AP7

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。上海TPU EV90AT3TPU软管是TPU管材的主要形式。

TPU的竞争格局由国外企业、中国大陆企业和中国台湾企业三部分组成,外企和台企从事TPU产业均超过40多年,经验丰富,在中国TPU产业中占有十分重要的位置。国外企业产品较为多元化,涉及聚氨酯(PU)产业链的多个环节,巴斯夫供应TPU的上游原料MDI、多元醇等基础化工原料,还生产TPU粒子、TPU薄膜等产品。我国TPU产业始于20世纪90年代,目前已经出现了一批具有竞争力的TPU技术企业,广东、浙江、山东等地均形成了具有一定规模的TPU产业群,部分TPU产品能够达到国际先进水平。但整体看来,我国TPU生产企业以小微型企业居多,生产工艺和产品应用技术等方面落后于发达国家,以生产中低端产品为主,而在汽车、医疗、勘探等高层次领域用的有高要求的TPU产品方面还处于前期探索发展阶段,不具备核心竞争力。
由于TPU具有酯基,因此具有较高的吸水性,暴露在空气中时会吸收空气中的水分。特别是聚醚型TPU比聚酯型TPU的吸湿速度更快,吸湿量可高达1.5%。吸湿后的TPU在加工过程中可能会产生气泡,因此在加工之前必须将其除湿。此外,吸湿会导致TPU的拉伸强度和伸长率下降。实验表明,当TPU吸湿量达到0.182%时,拉伸强度可能下降高达30%。尽管吸收的水并没有引起降解,而只是起到增塑作用,但它会明显影响材料的性能。为了恢复TPU的性能,可以采取加热除湿的方法。加热可以帮助去除吸收的水分,从而减少气泡的产生并恢复材料的拉伸性能。在实际生产和加工过程中,控制TPU的吸湿是非常重要的。过高的吸湿会影响材料的加工性能和成熟产品的质量。因此,在存储和加工TPU时,需要采取适当的措施来防止其吸湿,例如密封存储、湿度控制等。同时,对于已经吸湿的TPU,及时除湿处理是必不可少的,以确保材料的性能和加工质量。通过有效管理TPU的吸湿问题,可以提高生产效率并确保产品的质量稳定性。TPU被用于制造汽车零部件,如燃油和机油管、密封件和减震器。

如果白色的面料缝制完TPU弹力带后出现发黄或变黄的问题,对一种服饰来讲是非常致命的。产品变黄的原因有两种;一种是太阳光或紫外线照射后变黄,一种是自然环境下发黄;前面叫UV黄,后种叫酚黄;通常TPU弹力带的抗黄能力只有2级,一款好的TPU弹力带比较好是能达到3.5级以上变黄为比较好,此时选材可以选用内含UV剂材料或外加UV粉来解决。这两种方案是通过后期助剂的添加来实现抗黄变的目的,除此之外,在TPU中,脂肪族TPU是永远都不会黄变的TPU,因为其分子链中不含苯环,但同时脂肪族TPU的价格相对来说也会比较贵。从下游市场来看,鞋材(鞋底料)、电缆、薄膜、管材、汽车等行业,是聚氨酯弹性体应用较大的领域。浙江 路博润 TPU ZHF 90AT2
TPU鞋材是TPU在发展初期的主要下游应用,终端产品包括滑雪靴、登山靴等。上海Lubrizol TPU TS92AP7
无机类阻燃剂主要有含铝、硼、硅、镁、钛等元素的无机化合物。无机类阻燃剂的阻燃机制主要是以降低TPU燃烧时所产生的热量或是提高碳层强度和隔热效果的途径来达到阻燃的目的。无机阻燃剂可研磨成粉末或本身就是纳米尺寸,它们通过表面改性后可以与TPU树脂混合,在TPU基体材料燃烧时有的会发生复杂的化学反应。如常用的无机阻燃剂氢氧化铝,当TPU燃烧时,氢氧化铝分子中的结晶水会释放出来,形成水蒸气,降低氧气浓度,同时吸收热量。氢氧化铝脱水后生成氧化铝颗粒物也会和高分子材料燃烧所生成的碳结合,形成坚固复合碳层,隔绝氧气,使内部高分子难以继续燃烧。近年来,除了传统的无机阻燃剂,大量的新型无机阻燃剂被科研工作者陆续开发出来用于TPU阻燃。无机阻燃剂添加到TPU中除了具有强化碳层和催化成碳的功效之外,一些含特殊金属离子的无机化合物还同时具有很好的抑烟效果,在环保方面有其优势,因此也是越来越被人们所关注,但无机粒子与有机高分子TPU的相容性并不好,添加量一般都比较低,大量添加则会损伤TPU的力学性能。上海Lubrizol TPU TS92AP7
由于热塑性聚氨酯具有优异的耐磨性、较高的拉伸强度和伸长率,同时兼具低温柔韧性,以及硬度范围广、承载能力大等性能,应用范围十分***,如汽车车体外部配件、电缆护套、工业胶管、齿轮、密封件、胶带、滑雪鞋和各种胶轮等。但是,由于TPU生产成本高、加工性能不如聚烯烃等,从而限制了它的进一步推广应用。因此,人们正在通过各种努力,在TPU中掺加与之相容的廉价聚合物,制成聚合物“合金”,从而达到降低成本、改善某些特殊性能的目的。热塑性聚氨酯硬度范围从邵氏A80至邵氏D74、弹性模量在10~1000MPa范围,一般的TPU树脂还不能满足工程制件。人们发现,用玻璃纤维增强材料,可以明显提高TPU材料的力学性能。...