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热塑性聚氨酯弹性体(TPU)知识分享

发表时间 :2019-08-30
TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性,是一种成熟的环保材料。目前,TPU已广泛应用与医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面,其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性,同时他具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。

  TPU是Thermoplastic Urethane的简称,中文名称为热塑性聚氨酯弹性体。它的分子结构是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)和扩链剂反应得到的刚性嵌段以及二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯分子和大分子多元醇反应得到的柔性链段交替构成的。

  TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性,是一种成熟的环保材料。目前,TPU已广泛应用与医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面,其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性,同时他具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。

  一、TPU的特性

  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;

  力学性能优异:TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出;

  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;

  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,如注射、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;

  耐油、耐水、耐霉菌;

  再生利用性好。

  二、TPU根据其硬度进行分类

  a)硬度: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(Shore A)和邵尔D(shore D)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。

  b)硬度与定伸应力和伸长率的关系以及硬度与撕裂强度的关系。随着TPU硬度的增加,100%定伸应力和300%定伸应力迅速增加,伸长率下降。这主要是由于硬段含量增加的结果:硬段含量高,其所形成硬段相越易形成次晶或结晶结构增加了物理交联的数量而限制材料变形。若使材料变形必须提高应力,从而提高了定伸应力,同时伸长率下降。TPU硬度与三、TPU的应用

  1. 鞋材

  TPU用于鞋材主要由于其优良的弹性和耐磨性。含TPU的鞋类产品穿着舒适度方面比普通鞋类产品优越得多,因此,在高档鞋类产品中较为广泛,尤其是一些运动鞋,休闲鞋。

  2. 薄膜

  TPU因其优越的性能和环保概念日益受到人们的欢迎。目前,凡是使用PVC的地方,TPU均能成为PVC的代替品。TPU薄膜不仅可与各种布料贴合,还可以用真空热成型的方法生产轮廓清晰,尺寸稳定的产品。随着国内环保意识的不断提高,TPU的应用也越来越广泛。其中增加速度比较快的领域:鞋面里料、保暖内衣、透明内衣、透明肩带、松紧带及医疗用透气胶带。

  3. 胶粘剂

  TPU胶粘剂属于聚氨酯粘胶剂的一种。在欧美聚氨酯胶粘剂的使用已经相当普遍,特别在鞋类胶粘剂的使用中,几乎使用聚氨酯粘胶剂。我国TPU粘胶剂的使用是以TPU溶解后,经过加工处理后获得聚氨酯粘胶剂。在TPU粘胶剂使用上,主要以广东、福建、浙江、上海四个主要地区为主。

  4. 软管

  由于TPU软管具有柔软,良好的抗张强度、冲击强度 耐高低温性,所以在中国TPU软管被广泛用作飞机、坦克、汽车、摩托车、机床等机械设备等的输气、输油软管。主要TPU软管制造企业集中在广东、浙江、江苏、山东、河北等地。

  5. 电线

  TPU提供了耐撕裂、耐磨与弯曲特征,耐高低温性更是电缆性能的关键。所以在中国市场上,高等电缆如控制电缆与电力电缆用TPU,用来保护设计复杂电缆的被覆材料,用途也日益广泛。

  6. 滚轮

  聚氨酯弹性体以其较高的机械强度、卓越的耐磨性、优良的耐油、耐酸碱、突出的抗压缩性及使得其在滚轮上有大量应用。国内滚轮主要有以下几种:工业滚轮、家用滚轮、运动器材轮、医疗器械轮、玩具轮。

  7.塑胶改性

  可用于PA,ABS增塑,但成本较高。

  8 .油墨

  TPU油墨主要优点表现于:优异的附着力,低粘度,良好的耐曲挠性,优异的耐磨性,高光泽度,耐气候性,可以抵御包括UV照射在内的任何阳光暴晒,在各种应用领域中都表现极好的强韧性和持久性。芳香族和脂肪族的TPU制成的油墨都能在各种气候和环境条件下使用,产品具有稳定和杰出的性能。TPU 油墨具有光洁平滑的外观,良好的遮光性及耐醇、附着力强等特点,主要适用于TPU等塑胶的表面装饰。如手机、笔记本电脑、鞋、轿车皮椅、沙发、高级皮具、手提袋、充气娱乐TPU制品、雨伞、雨衣等。但TPU油墨用于金属、玻璃上,附着率差,易掉漆。


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