熱塑性聚氨酯可以很容易地通過傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行加工,如注塑、擠出、吹塑和壓縮成型等。它們很容易成型,以生產(chǎn)把手、墊圈、帽子、假肢和上面討論的其他幾種應(yīng)用。它也可以復(fù)合以制造堅固的塑料模制品或使用有機(jī)溶劑加工以形成層壓紡織品、保護(hù)涂層或功能性粘合劑。干燥是確保 TPU 工藝有效并在成型時獲得良好零件的關(guān)鍵步驟。如果在加工前沒有有效地從聚合物中去除水分,模塑部件的干燥將不會有效地導(dǎo)致性能損失和脆性。推薦的殘留水分含量用于注塑成型 ≤0.05%用于擠出成型 0.02%新興領(lǐng)域?qū)PU的需求仍在不斷增長,預(yù)計未來市場將保持良好發(fā)展勢頭。上海Lubrizol TPU EV89AT9
TPU是熱塑性彈性體(TPE)中的一員,而TPE在加熱、加壓下可以成型和二次成型的聚合物。所有的TPU都是用三種主要原材料形成的:二異氰酸酯、大分子二醇和擴(kuò)鏈劑。這些成分中每一種成分的選擇都影響著聚合物的結(jié)構(gòu),因此也就影響著它的終物理性能。在TPU的制造中還會用到一些其它原材料,如穩(wěn)定劑、潤滑劑、填料和顏料。TPU有幾個特性使它特別適合用于紡織品工業(yè)。它的柔順性(特別是低溫柔順性),使TPU制品手感柔軟和沒有聲響。這種材料保持了良好的阻隔性,而又提供了高的呼吸能力,這正是室外作業(yè)和運(yùn)動服工業(yè)所要求的。阻止霉菌的生長、可洗性、橡膠彈性、抗撕裂和抗刺扎能力以及能加工成纖維,從而使TPU順利地進(jìn)入了紡織品的制造業(yè)。還有一些TPU提供了抗靜電性,這是潔凈工房環(huán)境下穿戴的服裝所要求的。上海Lubrizol TPU EV89AT9TPU在醫(yī)療設(shè)備線纜中主要應(yīng)用于心電圖線, 血液氧氣探測線纜,電極導(dǎo)線線纜等。
從鏈段結(jié)構(gòu)來看,TPU是一種(AB)n型嵌段線性聚合物,由柔性軟段和剛性硬段構(gòu)成。不同鏈段結(jié)構(gòu)的TPU具有不同的性能,而鏈段結(jié)構(gòu)的類型主要由原料種類決定。分子結(jié)構(gòu)中引入側(cè)基會降低大分子間的取向結(jié)晶性,從而導(dǎo)致力學(xué)性能下降、溶脹性能變差;而一定的化學(xué)交聯(lián)可以提高彈性體的定伸應(yīng)力和耐溶劑性能,降低長久形變。在了解TPU時,我們有時會聽到硬段含量這個詞,硬段含量是指硬段在中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),是配方設(shè)計中一個重要參數(shù)。硬段含量直接影響的氫鍵、微相分離程度以及結(jié)晶性能,是決定其形態(tài)的主要因素。一般來講,隨著硬段含量的增加,TPU的硬度、模量以及撕裂強(qiáng)度等增加,而扯斷伸長率下降。
TPU的合成方法按有無溶劑可分為兩類:無溶劑的本體聚合法和有溶劑的溶液聚合法。本體聚合按反應(yīng)步驟又可分為一步法和預(yù)聚體法。一步法是將低聚物二元醇、二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑同時混合生成。一步法工藝簡單,操作方便,但其反應(yīng)熱難以排除,易產(chǎn)生副反應(yīng)。用一步法合成了聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體,首先在反應(yīng)器中稱取配方量的聚酯多元醇和擴(kuò)鏈劑,丁二醇,升溫至120℃真空脫水。迅速加入已預(yù)熱的快速攪拌均勻,倒入已預(yù)熱的容器中,于120℃真空焙烘,再降溫至100℃烘得淺黃色半透明聚氨酯產(chǎn)物,之后在平板壓機(jī)上壓制成試片,制備的TPU具有較高的力學(xué)性能和阻尼性能。聚氨酯熱塑性彈性體突出的特點是耐磨性優(yōu)異、耐臭氧性極好、硬度大、強(qiáng)度高、彈性好、耐低溫,有良好的耐油、耐化學(xué)藥品和耐環(huán)境性能,在潮濕環(huán)境中聚醚型酯水解穩(wěn)定性遠(yuǎn)超過聚酯型。在改性應(yīng)用中,聚氨酯熱塑性彈性體作為常用增韌劑可用于增韌多種熱塑性塑料及改性橡膠材料。
TPU(ThermoplasticUrethane)中文名稱為熱塑性聚氨酯彈性體,是TPE其中的一類,TPU是由二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)和大分子多元醇、擴(kuò)鏈劑共同反應(yīng)聚合而成的高分子材料。從比重來看,TPU的比重比TPE大,基本在1.0~1.4之間,而TPE一般在0.89~1.3之間;TPU相比TPE耐油性較好,但是手感摩擦性強(qiáng),爽滑性不佳,TPE手感好,觸摸柔和爽滑。從回彈性和耐磨性來看,TPU的回彈性及耐磨性要優(yōu)于TPE;從硬度范圍來看,TPE的硬度在0~100A之間,TPU的硬度一般在35~90A,50~80D之間,其中最常見的硬度是80~95A。TPU在電信及通訊線纜中主要應(yīng)用于光纖線纜及數(shù)據(jù)線。上海Lubrizol TPU EV89AT9
TPU塑料薄膜可用于制做打氣原材料(如救生艇、安全氣囊等)。上海Lubrizol TPU EV89AT9
TPU改性的基本方法1.化學(xué)改性:通過化學(xué)反應(yīng)對TPU分子鏈進(jìn)行官能團(tuán)化,引入特定的極性基團(tuán)或交聯(lián)結(jié)構(gòu),以增強(qiáng)其耐油性、耐溶劑性或耐老化性能。例如,利用擴(kuò)鏈劑增加TPU分子鏈長度,提高其強(qiáng)度和模量;或利用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性,提高TPU與無機(jī)填料的相容性。2.物理改性:通過添加不同性質(zhì)的填料、增塑劑、助劑等,改變TPU的物理性能。例如,添加無機(jī)填料如碳酸鈣、滑石粉等,可提高TPU的硬度、耐磨性和耐熱性;而添加增塑劑則可降低TPU的硬度,提高其柔韌性和加工性能。3.共混改性:將TPU與其他高分子材料(如聚酯、聚醚、聚酰胺等)進(jìn)行共混,以取長補(bǔ)短,獲得綜合性能更優(yōu)異的材料。共混改性不僅可以提高TPU的力學(xué)性能、耐熱性、耐候性等,還可以降低生產(chǎn)成本,拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。上海Lubrizol TPU EV89AT9