聚氨酯热塑性弹性体

   聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶，简称TPU，是一种(AB)n型嵌段线性聚合物，A为高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚，B为含2-12直链碳原子的二醇，AB链段间化学结构是用二异氰酸酯，通常是MDI连接。

   热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随着温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能。

基本简介

   聚氨酯热塑性弹性体有聚酯型和聚醚型两类，白色无规则球状或柱状颗粒，相对密度1．10-1．25，聚醚型相对密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化温度为100．6-106．1℃，聚酯型玻璃化温度108．9-122．8℃。聚醚型和聚酯型的脆性温度低于-62℃，聚醚型耐低温性优于聚酯型。

相关特点

   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。

   聚氨酯热塑性弹性体无毒、无味，可溶于甲乙酮(?)、环己酮、四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺等溶剂，也能溶于甲苯、醋酸乙酯、丁酮、丙酮以适当比例组成的混合溶剂中，呈现无色透明状态，有较好的贮存稳定性。

   热塑性聚氨酯弹性体就其价格和性能而言，在TPE系列中占有较大的优势。热塑性聚氨酯(TPUS)具有很宽广的韧性，其一般应用越来越广泛。它们即使在低温条件下有较高的柔性，并具有很高的耐磨性能。这些弹性体还有很好的粘着特性。

   TPUS在通用的挤塑和注塑成型设备上很容易进行加工，它们的用途也极为广泛。其分子结构是由许多个酯和醚组成的，使得性能产生很大的变化。TPUS很容易混配，并常与其它相容的高聚物如PVC共混，生成“超级共混物”。这种性能上的多变性也带来了它们更多的商业应用，主要如汽车、电缆、导线和薄膜等。TPUS现在的消耗量约计为6 500万磅/年， 1990年年增长率为 5～7%。

   TPUS性能变化范围为：抗张强度28.3至62MPa，酯型较高，醚型较低;300%定伸模数为7.6至33 SMPa;伸长率为 225至 570%;密度为1.14至1.20，醚型较低。普通的TPUS的使用温度为一60至250°F，但在聚氨酯主链上加进异氰豚酸酯，就可把它的最高使用温度提高到300°F。硬度可从邵氏A70到邵氏D80，配制的TPU的硬度可大大低于邵氏A70，但它的粘度较大难于为加工进行造粒，甚至很容易粘在一起。

   TPUS具有优良的粘着特性，可用作玻璃纤维层压塑料的粘合剂。以溶剂型或干膜式粘合剂，用于田径鞋和网球鞋，它们可在鞋面和TPU鞋底的上下之间自然粘合，不需要进行缝合。这种粘合工序通常在加工过程中需用模内脱模剂。

   酯型和醚型的每一种类型材料又可分为芳香族类和脂肪族类两个分类。脂肪族类耐紫外线性能较好，但价格较贵。添加稳定剂和吸收剂也能使芳香族类的光氧化过程延迟，但达不到脂肪族类同样的程度。这两种类型的材料都有很好的耐油性能。

   TPU可用通用的加工方法进行加工，并可与热塑性的橡胶、PVC混配料、ABS、尼龙、SAN等共混。它本身也很容易层压、烫印、热封和粘合，不需专门打底漆就可以涂漆。

   TPUS的加工是否成功主要取决于材料的干燥程度，最好用粉粒脱湿料斗干燥器，但树脂也可在料盘分散2英寸厚，在175～200°F烘箱干燥1—2小时，但树脂在干燥温度下暴露的时间不要超过4小时。如果树脂在料斗中过夜，温度应低于125—150°F。

   未涂漆的回用料可与10—25%的新料混合使用，储存的回用料也必须重新干燥。对于挤塑和注塑来说通用的螺杆UD比为24：1或略高一些，压缩比为2.5—3.1且较好。料筒温度以340～440°F为好，模温为60-140°F。TPUS在熔融时呈剪切敏性状态，如果用高剪切螺杆会导致材料的降解，因为材料的粘度很大，还会存在高热和高孔压的情况。

   TPU树脂的多功能性以及通用的韧性、柔软性和粘着性等，使之会有更多的商业用途。通常人们期望TPU制作的部件首先要有一定的橡胶性，其次是特别在低温下有较好的耐磨能力和耐屈挠性。例如传动联轴节就必须有较高的抗张强度和韧性，同时要有较高的抗曲挠性和缓冲能力。

   许多商业应用是挤塑成型或注塑成型的产品。挤塑膜制品(吹塑和扁平模头挤塑)占用了TPUS很大的产量，这些应用包括了食品药物管理局认可的肉。家禽包装材料等级及无溶剂型薄膜粘合剂等。

   新型的专门级别TPU有非常高的湿蒸汽传递速率，可用作无村薄膜或层台织物，制作手套，一次性医用外衣，外科手术复盖布，恶臭环境用的工作服等。芳香族醚型产品正被用于饮水的软管和管道，经美国联邦药典第六类准许使用的有些材料可用于医疗器械和医用导管，心脏植入管，充气胃衬。其它型材的应用有输油管线的耐压软管和管道，共挤电缆护套及挡风雨的型材。

   另一种材料是以帆布或其它厚织物为基材，将TPU挤出涂布而成，被广泛用于工业加工和食品加工使用的传送带，同时还可用来制作折叠式水槽和油箱。

   注塑模件也占用了TPU的很大用量，突出的应用为汽车零部件如档泥板扩张部分，填板、角板、护罩、仪表板、衬垫和其它产品如滑雪靴，工业轮胎，齿轮，女鞋跟。汽车车体部件不用底漆就可以喷漆或金属化。但在汽车发动机罩下面的应用却受到了限制，因为该部份需要耐高温，但改性的品级可满足要求，并正在应用。          TPUS还逐渐与其它的高聚物生成塑料合金来提高使用性能，例如与PVC的共混物，当TPU的掺入量达到 20%时，产品的性能就可提高40%，可用于集装箱包装材料，水床床垫，鞋底等;与SAN和PC的共混物，可增加产品硬度超过邵氏D80，还提高了模塑固化时间和脱模时间;与ABS的共混物改善了产品的屈挠性和耐磨性能。