聚氨脂热塑性弹性体（TPU）介绍

江南

聚氨脂热塑性弹性体（TPU）又称聚氨酯橡胶，属于一类在分子链中含有较多氨基甲酸酯基团（—NHCOO—）的弹性聚合物材料。它是由低聚制二民氰酸酯与带有端羟基的聚醚或聚酯多无醇以及低分子量二元醇链增长剂相互应而制得。

聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物，一般由多元醇的柔性长链构成软段，以二异氰酯酯及扩链剂构成硬段。硬段与硬段互相交替排列有序，形成重复结构结晶单元，赋予弹性体以高强度、刚性和搞熔点等性能；软段则无序卷曲排列，形成无定型区，给予弹性体以柔性、弹性、吸湿性和耐低温性能。聚氨酯弹性体分子链中含水量有氨酯基团和醚、酯及脲基团，分子之间形成氯链，以强有力的氢键结合而成。由众多的醚和酯生成的配方可以得到性能很不相同的聚氨酯弹性体品种。这些结构特点使聚氨酯弹性全具有优异的耐磨性、韧性和平共处高弹性，也很容易与其他聚合物具有相容性。

（一） 聚氨酯热塑性弹性体的性能
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$ P! w& H  E, o) W' h（1） TPU形成及组合多样性、品种繁多，有混炼型、浇铸型和热塑型，化学结构也比较复杂，而且性能各异，如聚酯型TPU的力学性能高、耐油性好，但耐水性较差；聚醚型TPU的耐低温性及耐水性优于聚酯型，但耐油性、力学性能却比聚酯型差些。总的来说均具有良好的物理综合性能，其性能介于一般橡胶和热塑性塑料之间。TPU一般分为混炼型、浇铸型和热塑型。

' {% n6 x3 Q9 R9 l4 X0 l$ k+ y（2） TPU是嵌段共聚物，硬段与软段的组分比例决定TPU的性能。硬段对模量、硬度和撕裂强度有特殊的作用，而软段则主要影响制品的弹性及低温性能。TPU具有优异的柔软性和回弹性，可从很软到很硬，从柔曲性很好到刚性很大，或者从能吸水分的亲水型式到排斥水的憎水型，并在较宽的硬度范围内（邵氏A10~D75）保持较高的弹性，在相同硬度下比其他弹性体承载能力高。
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' p# k# @5 e# O/ i1 q" h( B（3） TPU具有优良的耐磨性，其耐磨性是天然橡胶的2~10倍；断裂伸长率高达600%~800%，比天然橡胶高出300%。

（4） TPU的抗冲击强度比较高，密度为1.14~1.22g/cm3,抗张强度30~65Ma,酯类TPU略高于醚迷TPU;热性能也较高,长期使用温度在-50~90℃的温度下还表现出其良好的柔软弹性.
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6 z0 O0 U  N+ e（5） TPU耐化学性、耐油性、耐辐射、耐氧性、耐臭氧性、耐疲劳悸及抗振性良好，耐热性也比较高，而模塑和加工成本低。

（6） 与金属材料相比，TPU制品具有重量轻、噪音低、耐磨耗、加工费用低及耐腐蚀等优点；与塑料相比，TPU具有不发脆、弹性记忆、耐磨等优点；与橡胶相比，TPU具有耐磨、耐切割、耐撕裂、高承载性、可灌封、可浇注、硬度范围广等优点。
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（7） TPU耐候比较差，在太阳光下易发生老化降解，因此在加工中应添加抗氧剂及光稳定剂。

. T. G( \3 M) G" U9 |(二)TPU的成型工艺及用途
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(1)TPU可以用一般热塑性塑料加工设备加工成型,可以用注塑、挤出、浇铸、吹塑及混炼成型等加工方法成型。加工前应干燥处理，宜采用小型漏斗干燥脱湿机，干燥温度为80~95℃，干燥时间1~2h，不要超过4h；成型温度在180~220℃。

5 P3 U& ?, c- H5 p) h(2)挤出成型螺杆L/D为24,压缩比为2.5~3,机筒温度在171~220℃之间,螺杆转速在20~80r/min较佳.由于TPU是熔融状态下剪切敏感性材料,高剪切螺杆会引起材料降解;由于材料粘度大,因此使用的温度和压力也要比较大。尤其在挤出过程中，严格控制温度和螺杆转速是稳定挤出的关键。

4 A# p0 E* n) |( t8 @(3)注塑成型前干燥,干燥条件为90~110℃,1~2h,料筒温度为170~220℃,注塑压力较低,一般为14~19MPa.

! v) A( H6 \+ V* ]" M/ J; {(4)浇铸型弹性体(GPUR)的成型比较容易,将液体反应物注入模具中,经加热即可因化形成制品,特别适宜于大件产品.

(5)混炼型弹性体(MPUR)一般是在—NCO/—OH为.0~1.2