工程热塑性聚氨酯树脂(Isoplast)-产品加工指南
热塑性聚氨酯(PU)弹性体TPU的合成、加工以及性能解析
热塑性聚氨酯（PU）弹性体TPU的合成、加工以及性能解什么是聚氨酯TPU?.热塑性聚氨酯TPU,是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯。
热塑性聚氨酯与混炼型和浇注型聚氨酯比较，化学结构上没有或很少有化学交联，其分子基本上是线性的，然而却存在一定量的物理交换。
所谓物理交换的概念，在1958年由SchollenbergeC.S.首先提出，是指在线性聚氨酯分子链之间，存在着遇热或溶剂呈可逆性的“连接点”，它实际上不是化学交联，但起化学交联的作用。
由于这种物理交联的作用，聚氨酯形成了多相形态结构理论，聚氨酯的氢键对其形态起了强化作用，并使其耐受更高的湿度。
聚氨酯TPU有哪些分类?既然知道了热塑性聚氨酯TPU是什么，那它有哪些分类呢？按划分标准的不同，TPU可以有很多不同的分类。
比如，按软段结构可分为聚酯型、聚酸型和丁二烯型，它们分别含有酯基、酸基或丁烯基。
按硬段结构分为氨酯型和氨酯麻型，它们分别由二醇扩链剂或二胺扩链剂获得。
普遍常见的划分是分为聚酯型和聚酸型。
按有无交联可分为纯热塑性和半热塑性。
前者是纯线性结构，无交联键；后者是含有少量H尿基甲酸酯等交联键。
按制成品用途可分为异型件（各种机械零件）、管材（护套、棒型材）和薄膜（薄片、薄板）以及胶粘剂、涂料和纤维等。
聚氨酯TPU是怎样合成的?热塑性聚氨酯TPU虽然有很多分类，但从分子结构上来说，都是属于聚氨酯。
那么，它是怎么聚合而成的呢？按照合成工艺的不同，主要分为本体聚合和溶液聚合。
在本体聚合中，又可按有无预反应分为预聚法和一步法：预聚法是将二异鼠酸酯与大分子二醇先行反应一定时间，再加入扩链生产TPU；一步法是将大分子二醇、二异酸酯和扩链剂同时混合反应成TPUo溶液聚合是将二异氟酸酯先溶于溶剂中，再加入大分子二醇令其反应一定时间，最后加入扩链剂生成TPUoTPU的软段种类、分子量、硬段或软段含量以及TPU聚集态会影响TPU的密度，密度大约在1.10-1. 25之间，与其他橡胶和塑料无显著差异。
热塑性聚氨酯弹性体加工工艺流程
热塑性聚氨酯弹性体加工工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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热塑性聚氨酯弹性体简介介绍
制备原料
二异氰酸酯
是热塑性聚氨酯弹性体的重要 原料之一，常用的有二苯甲烷 二异氰酸酯、环己烷二异氰酸
酯等。
聚醚多元醇
作为弹性体的软段，常用的聚 醚多元醇有聚乙二醇、聚丙二 醇等。
扩链剂
用于调节弹性体的分子量和交 联度，常用的扩链剂有二元醇 、二元胺等。
催化剂
促进反应的进行，常用的催化 剂有有机锡催化剂、胺类催化
特性
热塑性聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性、耐油性、耐化学品腐蚀性、抗紫外线 和氧化性能。同时，它还具有良好的加工性能，如可注塑、挤出、吹塑、压延 等。
类型与分类
类型
根据分子结构的不同，热塑性聚氨酯弹性体可分为聚酯型和聚醚型两大类。聚酯 型热塑性聚氨酯弹性体由二元醇与二元酸通过酯化反应制得，而聚醚型热塑性聚 氨酯弹性体由二元醇与环氧乙烷或环氧丙烷通过开环聚合制得。
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热塑性聚氨酯弹性体的研究与发展趋势
热塑性聚氨酯弹性体的研究与发展趋势
• 热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一类具有优异弹性、耐磨性、耐油性、耐化学品性和耐候性的高分子材料。它在众多领域得 到了广泛应用，如汽车、鞋材、电线电缆、医疗器械、体育器材等。下面将对热塑性聚氨酯弹性体的研究与发展趋势进行 详细介绍。
分类
热塑性聚氨酯弹性体还可根据其硬度、分子量、结晶度等参数进行分类。不同类 别的热塑性聚氨酯弹性体在性能和应用上会有所区别。
应用领域
鞋材领域
热塑性聚氨酯弹性体在鞋材领域中应用广泛，如 鞋底、鞋面、鞋垫等部件。它具有良好的耐磨性 、弹性和舒适性，能提高鞋子的使用寿命和穿着 体验。
电缆护套
热塑性聚氨酯弹性体还可用于电缆护套的制造。 它具有优良的电气绝缘性能、耐磨性和耐候性， 能保护电缆免受外界环境的侵蚀，提高电缆的使 用寿命。
热塑性聚氨酯材料的制备及应用
热塑性聚氨酯材料的制备及应用热塑性聚氨酯（TPU）材料是一种高密度、高强度的聚合物，有着优异的耐磨性、柔软性、耐化学腐蚀性和耐高温性能。
因此，热塑性聚氨酯材料在众多领域得到了广泛应用，如汽车、建筑、电子、医疗等行业。
本文将从热塑性聚氨酯材料的制备和应用两个方面进行探讨。
一、热塑性聚氨酯材料的制备热塑性聚氨酯材料的制备主要分为以下几个步骤：1.原材料准备热塑性聚氨酯材料的主要原料是聚醚或聚酯等多元醇与二异氰酸脂的反应产物。
其中，多元醇可以是聚醚三元醇、聚酯三元醇等，二异氰酸脂可以是二异氰酸酯、二异氰酸酰胺等。
2.反应制备首先将多元醇与二异氰酸脂按照一定的比例混合均匀，然后在一定的温度下进行反应，使其形成热塑性聚氨酯材料。
在反应的过程中，需要加入一些催化剂、稳定剂和其他添加剂，以提高其性能和稳定性。
3.加工成型制备好的热塑性聚氨酯材料可以通过注塑、挤出、吹塑等方式进行加工成型。
这些加工方式可以根据不同的形状和要求进行调整，从而得到最优质的成品。
二、热塑性聚氨酯材料的应用1.汽车领域热塑性聚氨酯材料在汽车领域有着广泛的应用，特别是在汽车内饰和座椅的生产中。
热塑性聚氨酯材料可以制成柔软、舒适的座椅垫、扶手和门板等部件，同时具有耐磨性和高强度。
2.建筑领域热塑性聚氨酯材料在建筑领域中的应用越来越广泛。
它可以制成符合建筑物温度、压力和防火等要求的绝缘材料、防水材料和隔声材料。
这些材料可以有效减少建筑物的能量消耗和噪音污染。
3.医疗领域热塑性聚氨酯材料在医疗领域中也有着广泛应用。
它可以制成各种医疗用品，如外科手术器械、人工心脏瓣膜、人造组织和器官等。
这些医疗用品具有柔软性、易清洁和低过敏性的特点，对患者的健康安全也具有重要意义。
4.电子领域热塑性聚氨酯材料在电子领域中也有广泛应用。
它可以制成高耐磨的电子零部件、防静电材料和柔性线路板等。
这些材料可以有效保护电子设备的安全，提高电子设备的可靠性和稳定性。
总之，热塑性聚氨酯材料在众多领域中都有着广泛应用。
热塑性聚氨酯的生产、加工与应用
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Chemical Propellants & Polymeric Materials
２００５ 年第 ３ 卷第 ２期
图１ 工厂机械计量法间歇式生产ＴＰＵ的装置图 Ｆｉｇ．１ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ＴＰＵ ｂａｔｃｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ
Ｔａｂ．１ Ｐａｒｔｉａｌ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｇｌｙｃｏｌｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ＴＰＵ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ
缩写 化学名称
结构
特征
Ｐ Ｂ Ａ 聚四亚甲基己二酸酯二醇 Ｈ Ｏ－（ Ｃ Ｈ２） ４Ｏ Ｃ Ｏ （ Ｃ Ｈ２）４－Ｃ Ｏ Ｏ ｎ （ Ｃ Ｈ２）４－ＯＨ
手工计量法 手工称量 电动混合 注盘
烘箱（ １ ４ ０ ３ ￣ ５ ｈ ） 硫化 破碎 造粒
机械计量法 用浇注机完成原料计量与混合
浇注到带有加热输送带的盘中 加热温度 １２０
停留时间 １５ｍｉｎ 然后熟化 破碎 造粒（图 １）
万方数据
化学推进剂与高分子材料
２００５ 年第 ３ 卷第 ２期
·生产实践·
热塑性聚氨酯的生产 加工与应用
朱长春 １ 谷金河 ２
１．洛阳吉明化工有限公司 河南洛阳 ４７１０１２ ２．河南洋浦科贸有限公司 河南郑州 ４５０００２
摘 要： 介绍热塑性聚氨酯的生产方法 原料 设备 加工工艺和应用领域 关键词： 热塑性聚氨酯 双螺杆反应挤出机 本体聚合 注射成型 挤出成型 压延成型 中图分类号： ＴＱ３２５ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２００５）０２－００４０－０６
４ ０ 可用氮气来保护原料与空气的接触
１．２．２ 计量与混料系统
ＴＰＵ 生产装置的计量系统有 ２ 类 一类是采用
热塑聚氨酯
塑性聚氨酯弹性体（TPU）母料的生产工艺及设备一、概况：TPU是加热可塑化，溶剂可溶解的聚氨酯弹性体。
与MPU（混炼型聚氨酯弹性体）和CPU（浇注型聚氨酯弹性体）比较，化学结构上没有或少有化学交联，分子基本上是线性的，而存在一定的物理交联。
它具有高模量、高强度、高伸长和高弹性。
优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。
可用一般塑料加工方法生产各种制品，废料可回收利用，可广泛使用助剂与填料，以改善某些物理性能、加工性能或降低成本。
TPU按软段结构可分为聚酯型、聚醚型等。
聚酯型因含有内聚能较高的酯基，产品的机械性能较高，成本适中，但耐水性能较差。
而聚醚型由于它无酯基并在分子中含有可自由放置的醚键，而表现出较好的低温柔顺性和耐水解性，但机械强度和耐热性较差。
聚己内酯型介于聚酯和聚醚之间，综合性能较好，但价格较高。
二、聚酯型热塑性聚氨酯弹性体1、原料：（1）高分子二醇：聚酯多元醇（PES）PEA（聚己二酸乙二醇酯）M=2000，羟值55±3 mgKOH/gPDA（聚己二酸乙二醇内二醇酯）M=2000，羟值56±2.5 mgKOH/gPBA（聚己二酸乙二醇丁二醇酯）M=2000，羟值56±2.5 mgKOH/g（2）二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）（芳香族）纯MDI在常温下为白色或微黄色固体，加热时有刺激性臭味，熔点≥38℃，沸点194~199℃/5mmHg，密度：1.19。
分子式及分子量：C15H10N2O2；250（3）扩链剂（低分子二醇）：1，4丁二醇（BDO）（脂肪开链二醇）为无色油状液体，极易吸水，相对分子量M=90.1、密度1.02，沸点：229.5℃，熔点20.1℃2、配方：PES（MW2000，二官能度）1克分子MDI 3克分子BDO 2克分子异氰酸酯指数R=（NCO/OH）=0.97~1.03性能：密度1.2 硬度（邵A）70-95拉伸强度MP 35-40 300%模量MPa 3-18伸长率% 450-700 撕裂强度MPa 4-12磨耗（克损失）0.0025~0.15 脆化温度-17~-30℃3、生产工艺：将高分子聚酯二醇（PES）熔化后加入A料罐，加热到要求料温（100~120℃）后在低速搅拌下真空脱水2~3h，使之含水量＜0.05%，解除真空通氮气后备用；将MDI熔化后加入B料罐，加热到要求温度（60~70℃）后在低速搅拌下真空脱气0.5~1h，使之达到要求后，解除真空并通氮气后备用；将低分子二醇（BDO）加入C料罐加热到要求温度（30~50℃）后在低速搅拌下真空脱水0.5~1h，使之含水量达到要求后，解除真空并通氮气后备用。
聚氨酯(混炼、浇注、热塑)生产方式和配合介绍
聚氨酯（混炼、浇注、热塑）生产方式和配合介绍一、聚氨酯的分类按加工工艺分：混炼胶（M-PUR）、浇注胶（C-PUR）、热塑型（T-PUR）三类。
混炼胶--采用聚醇和异氰酸酯反应制得固体生胶状聚合物，然后利用传统工艺加工成型。
浇注胶--采用聚醇和异氰酸酯、扩链剂等配合剂经二步或一步法合成线型液态聚合物，加工时浇注于模具中，进行加热、熟化使其转化为具有一定网状结构的橡胶状固体。
该法具有许多优点，发展速度较快。
热塑型--采用聚醇和异氰酸酯反应生成线型聚合物，加工成颗粒状固体，具有热塑性。
采用热塑性塑料的加工设备和工作程序直接生产出成品。
该法在聚氨酯橡胶中发展速度最快。
该类橡胶的缺点是耐油、耐热性能差，机械力学性能不如C-PUR。
聚氨酯橡胶的特点：较强的抗磨耗性能，优异的力学机械性能，硬度范围适应大，很宽的模量范围，耐油、耐低温性能较好，抗辐射、耐臭氧性能优良。
二、混炼型聚氨酯橡胶的生产方法一般由聚酯多元醇与低于化学当量的二异氰酸酯反应后制得生胶状高分子材料，分子量约为10000~30000。
有三种生胶的硫化体系。
使用TDI制备的生胶采用异氰酸酯硫化体系；使用MDI制备的生胶多采用过氧化物硫化体系；使MDI并且分子中含有不饱和键的生胶多采用硫黄或过氧化物硫化体系。
硫化体系不同，混炼胶的物理性质和加工性能亦不同。
结果比较如下：1生胶合成一步法和二步法。
一步法由聚醇、扩链剂、催化剂等一起混合，加入一定量的二异氰酸酯反应，逐渐形成粘稠状胶料，经过加热、熟化即可制备出M-PUR生胶。
二步法先使用聚醇、二异氰酸酯生成预聚物，然后扩链，加热、熟化即可生成生胶。
一步法优于二步法。
工艺控制应注意：-NCO/-OH比值；反应温度，控制在60~70℃；烘胶温度100℃以上4~6小时。
生胶的贮存应在适宜温度和较低湿度条件下。
2塑炼与混炼与普通的丁苯橡胶相似，只是滚筒温度控制不同。
首先塑炼（20~30℃，5~10min）,混炼时的加料顺序：生胶--硬脂酸--炭黑--硫化剂。
热塑性聚氨酯材料概述
热塑性聚氨酯材料概况1、热塑性聚氨酯的概述热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，简称TPU)，又称聚氨基甲酸酯橡胶，简称聚氨酯橡胶，它是一种可以热塑加工、又可以溶解于某些溶剂的特种合成橡胶线性聚合物，而MPU和CPU等热固性聚氨酯，它们的特点分子中的化学交联导致的三维空间网状结构，使其具备极大的刚性，不能塑化成型。
但三种聚氨酯的性能—样，强度和模量都比较高，断裂伸长率和弹性也相对比较好；耐低温、耐磨耗、耐老化、耐撕裂、耐油等特性更是极为优异。
TPU作为一类高分子合成材料，具有优良的综合性能。
TPU的耐磨、耐油性，对福射以及臭氧和氧等的抵抗能力以及在化学溶剂中的稳定性都非常好，并且这种材料在很大的拉伸强度下才能使之断裂，断裂时材料达到的伸长率也较大，此外，该材料所能承受的最大压力也非常可观，且弹性模量高。
近年来随着TPU研究技术的发展，适用于众多领域的TPU制品被成功研发出来，TPU产品已经在大量领域占据着不可撼动的地位，但是TPU也同时具不容忽视的缺点，如抗滑能力低。
并且在TPU的加工过程中，在较小的温度变动下，TPU熔体的粘度可以在很大的范围内发生变化，这使得它的加工过程只能在一小段特定的温度范围内进行，并且它的生产成本高，TPU进一步的推广应用就是由于这些因素而被限制了。
近几年，随着两相材料的发展提升到新的高度，国内外众多学者开始将目光转向了TPU与其他物质的共混制备出性能优异的两相复合材料上。
将有机粘土等能够与TPU达到良好的相容效果的特殊填料加入其中，可以使其达到某些特殊性能得以提高的目的。
2、热塑性聚氨酯制备的原料2.1 低聚合度多元醇聚酯多元醇包括常规聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇；聚酯多元醇是通过羟基和羧基缩聚反应制得。
聚醚多元醇分子结构中，由于醚键具有较低内聚能，且醚键具有易旋转的性质，所以其使得制备的产物在低温下具有比较好的柔顺性，虽然材料的力学性能方面不及聚酯型聚氨酯，但可以使得材料粘度低，较聚酯型容易与配合剂和异氰酸酯等发生互溶，使得其在加工性方面也有不错的性能。
热塑性聚氨酯弹性体
简介
简介
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的弹性体，具有高强度、高韧性、耐磨、 耐油等优异的综合性能，加工性能好，广泛应用于国防、医疗、食品等行业。
热塑性聚氨酯弹性体，以其优异的性能和广泛的应用，已成为重要的热塑性弹性体材料之一，其分子基本上 是线型的，没有或很少有化学交联。线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联，氢键对其形态起到 强化作用，从而赋予许多优良的性能，如高模量、高强度，优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐 霉菌性。这些良好的性能使得热塑性聚氨酯被广泛应用于鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片 材等许多领域。最终制品一般不需要进行硫化交联，可以缩短反应周期，降低能耗。由于它基本上是线型结构聚 合物，可采用与热塑性塑料同样的技术和设备来加工，如注塑、挤出、吹塑、压延等，特别适用于大批量生产的 中、小型尺寸部件。废弃物料能够回收并重新利用，生产或加工过程中可使用不同助剂或填料来改善某些物理性 能并降低成本。
特点
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。
合成方法
合成方法
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、二异氰酸酷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。
热塑性聚氨酯树脂成型品的生产技术
为了解决该问题，存在如下方法：在皮革表面例如天然皮革或合成皮革上涂布树脂等。JP-A 2007-314919(专利文献2)介绍了通过将添加交联剂和聚醚改性有机
人造皮革从而改善耐磨性。但是，在这种情况下，由于表面整饰剂的亲水性变强，因此担心当深色饮料例如咖啡等或液体粘附时液体颜色转移至皮革，或者 的颜色于文具、玩具、家电、汽车座、家具、衣服、鞋、包、卫生用品、室外帐篷等。当用于这些用途时，聚氨酯树脂成型品 型时其需要脱模性。
但是，单独使用聚氨酯树脂时，滑动性等不足，常常不能充分地应对需要耐磨性的领域，并且需要进一步的性能改善。
而且，作为改善聚氨酯树脂成型品的耐磨性和润滑性的方法，已知在制备该树脂成型品时将有机硅组分例如硅油或有机硅粉末捏合到聚氨酯树脂中。例如， 硅共聚物颗粒与聚氨酯弹性体捏合以成功地改善合成皮革的耐磨性。但是，在这种情况下，由于将有机硅粉末捏合到聚氨酯树脂中，因此制造工艺变得复杂 硅共聚物颗粒的添加量，并且如果该量大，则不能维持聚氨酯树脂成型品的透明性。
热塑性聚氨酯TPUThermoplasticpolyuret
热塑性聚氨酯TPU Thermoplastic polyuret 热塑性聚氨酯TPUThermoplastic polyurethanes 2011年10月09日重要提醒系统检测到您的帐号可能存在被盗风险请尽快查看风险提示并立即修改密码。
关闭网易博客安全提醒系统检测到您当前密码的安全性较低为了您的账号安全建议您适时修改密码立即修改关闭TPU TPU名称为热塑性弹性体橡胶这种材料能在一定热度下变软而在常温下可以保持不变.用在鞋上多起稳定支撑的作用. TPUThermoplastic polyurethanes:热塑性弹性体橡胶.一种能够在一定热度下反复变软或改变的塑胶材料而在常温下它却可以保持形状不变.能起个支撑、保护的作用. 位于鞋中底也不一定很多地方都会用到TPU 物理及化学性能优异1. 耐磨性能当材料在使用过程中经常受摩擦、刮磨、研挫等机械作用会引起其表面逐步磨损因此材料的选择磨耗性显得非常重要。
TPU耐磨性能优异较天然橡胶耐磨五倍以上是耐磨制品首选的材料之一。
2. 拉伸性能拉伸强度高达70MPa 断裂伸长率可高达1000。
3 撕裂性能弹性体在应用时由于产生裂口扩大而使之破坏称为撕裂撕裂强度就是材料抵抗撕裂作用的能力一般而言TPU具有较高的抗撕裂能力撕裂强度与一些常用的橡塑胶比较是非常优异的。
硬度shore A 78 70 直角无开口129 70 37 36 直角有开口137 48 19 25 4. 屈折性能很多塑胶材料在重复的周期性应力作用下容易产生断裂TPU制品在不同环境下都可以保持极佳的耐屈折特性为高分子材料中最佳选择之一。
5. 耐水解性能TPU在浑浊下耐水性能是良好的12年内不会发生明显水解尤其以聚醚系列更佳。
聚酯系列在50℃的水中浸泡半年或70℃浸泡3周或100℃浸泡34天会完全分解这是TPU适合作为环保材料的原因之一需经常性与水接触之产品则建议使用聚醚系列。
6. 抗高温与抗氧化性能一般的塑胶材料长期在70℃以上的环境下容易氧化TPU抗氧化能力良好一般而言TPU耐温性可达120℃。
tpu生产工艺
建议测量熔融材料的温度，并相应地调节温度控制器（参见Table 2):
Recommended melt temperatures in C Elastollan Hardness 60A ~ 80A Elastollan Hardness 85A ~ 95A Elastollan Hardness 98A ~ 74D Table 2 185~200 200~215 210~230
1 day
Shore hardness A
80 75 70 65 60
1180 A 10 non cured 1180 A 10 post cured S 70 A 10W non cured S 70 A 10W post cured S 60 A 10W non cured
1 week 2 weeks 3 weeks
Morphology分子形态表述
Post Cured经过回火处理: /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\
Elongation
•ELONGATION伸长率 基本上不会因为重复使 用而下降. •此实验的基础条件是: 正确的加工过程, 理想 的加工工艺.
1
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Processing step
26/09/2003 VTC HongKong
Thermoplastic Polyurethane
热塑性聚氨酯材料概述
热塑性聚氨酯材料概况1、热塑性聚氨酯的概述热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，简称TPU)，又称聚氨基甲酸酯橡胶，简称聚氨酯橡胶，它是一种可以热塑加工、又可以溶解于某些溶剂的特种合成橡胶线性聚合物，而MPU和CPU等热固性聚氨酯，它们的特点分子中的化学交联导致的三维空间网状结构，使其具备极大的刚性，不能塑化成型。
但三种聚氨酯的性能—样，强度和模量都比较高，断裂伸长率和弹性也相对比较好；耐低温、耐磨耗、耐老化、耐撕裂、耐油等特性更是极为优异。
TPU作为一类高分子合成材料，具有优良的综合性能。
TPU的耐磨、耐油性，对福射以及臭氧和氧等的抵抗能力以及在化学溶剂中的稳定性都非常好，并且这种材料在很大的拉伸强度下才能使之断裂，断裂时材料达到的伸长率也较大，此外，该材料所能承受的最大压力也非常可观，且弹性模量高。
近年来随着TPU研究技术的发展，适用于众多领域的TPU制品被成功研发出来，TPU产品已经在大量领域占据着不可撼动的地位，但是TPU也同时具不容忽视的缺点，如抗滑能力低。
并且在TPU的加工过程中，在较小的温度变动下，TPU熔体的粘度可以在很大的范围内发生变化，这使得它的加工过程只能在一小段特定的温度范围内进行，并且它的生产成本高，TPU进一步的推广应用就是由于这些因素而被限制了。
近几年，随着两相材料的发展提升到新的高度，国内外众多学者开始将目光转向了TPU与其他物质的共混制备出性能优异的两相复合材料上。
将有机粘土等能够与TPU达到良好的相容效果的特殊填料加入其中，可以使其达到某些特殊性能得以提高的目的。
2、热塑性聚氨酯制备的原料2.1 低聚合度多元醇聚酯多元醇包括常规聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇；聚酯多元醇是通过羟基和羧基缩聚反应制得。
聚醚多元醇分子结构中，由于醚键具有较低内聚能，且醚键具有易旋转的性质，所以其使得制备的产物在低温下具有比较好的柔顺性，虽然材料的力学性能方面不及聚酯型聚氨酯，但可以使得材料粘度低，较聚酯型容易与配合剂和异氰酸酯等发生互溶，使得其在加工性方面也有不错的性能。
热塑性聚氨酯（TPU）注塑加工
热塑性聚氨酯(TPU)注塑加工摘要：本文对热塑性聚氨酯（Polyurethane Thermoplastic）的化学结构与性能之间的关系进行了较系统的论述，在此基础上，介绍了TPU注塑模具的设计及注塑成型工艺方面的注意事项，供相关技术人员参考。
关键词：热塑性聚氨酯（TPU）、软链段、硬链段、虚交联、缩水率、浇铸系统、加工温度。
何为聚氨酯？所谓的聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，它是由多异氰酸酯与多元醇反应而成，在分子链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团（—NH—CO—O —）。
在实际合成的聚氨酯树脂中，除了氨基甲酸酯基团外，还有脲、缩二脲等基团。
大分子多元醇与二异氰酸酯反应生成的链段称为“软链段”，它赋予聚氨酯较好的软顺性；多异氰酸酯与扩链剂生成的链段称为“硬链段”，它赋予聚氨酯较好的刚性与硬度。
软硬链段组成的聚氨酯树脂中，氨基甲酸酯只占少数，所以称为聚氨酯未必恰当，从广义上讲，聚氨酯乃至异氰酸酯的加聚物。
不同类型的异氰酸酯与多羟基化合物反应后，生成各种结构的聚氨酯，从而获得不同性质的高分子材料，如塑料、橡胶、涂料、纤维、粘合剂等。
聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶于1940年首先在德国研制成功，1952年后开始投入工业生产，而我国是从60年代中期开始研制并投入生产的。
聚氨酯橡胶属于一种特种橡胶，由聚醚或聚酯与异氰酸酯反应而制得。
因原料种类、反应条件及交联方法的不同而有许多品种。
从化学结构上看，有聚醚型与聚酯型，从加工方法上看，有混炼型、浇注型、和热塑型三种。
合成聚氨酯橡胶，一般先由线型聚酯或聚醚与二异氰酯酯反应，制成低分子量的预聚体，经扩链反应生成高分子聚合物，然后添加适当的交联剂，加热使其固化，成为硫化橡胶，这种方法称为预聚法或二步法。
也可以用一步法——将线型聚酯或聚醚直接与二异氰酸酯、扩链剂、交联剂混合，使反应发生，生成聚氨酯橡胶。
热塑性聚氨酯技术资料
注塑成型
鞋类配件：鞋底；附件 汽车配件：侧边零件；保险杠
机械零件：垫片；转鼓
挤出成型
气动管件；软管；电缆线； 消防龙头；薄膜及片材
吹膜成型
汽车风箱 运动鞋透明气垫
压延成型
输送带 片材
产品特性
耐磨性能
TPU具有优异的耐磨性能。如图3所示， SHYTHANE的耐磨指数远较其他弹性体低。
S 1 80A
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配方代号
硬度 (Shore A/D) 系列号 TPU型号
抗张强度 (kgf/cm2)
800
700
Nylon
600
PBT
500
400
ABS
300
200
FLEXIBLE
PVC
PP+EPDM
100
SKYTHANE ( TPU )
SBR
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
图. 4 不同弹性体之拉伸性能对比
永久压缩变形是由 ASTM D395 (方案 B)所决定 的, 它可以描述试片在固定的挠曲度之变形量。 一般来说，经过后硬化处理（70oC x 22hrs）的 SKYTHANE之永久压缩变形量为25%~50%，而 未经过后硬化处理的SKYTHANE之永久压缩变 形量为60%~80%。
5
上海允拓贸易有限公司
CHEMROPE
Thermoplastic Polyurethane Elastomer
变色程度 (∆E) 残留抗张强度 (%)
耐热性能
大部分的 SKYTHANEs 在 150 to 200oC时会 缓慢的降解；在 200 to 250oC时降解速率更为 明显. 通常情况下长期使用温度约为 80oC。 在短期内, 使用温度可达100oC ，对某些硬度 更高产品使用温度可达 120oC。
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干燥器技术
除湿/干燥床干燥器原理
除湿/干燥床干燥器的原理是加热的“干燥”空气在热塑 颗粒上方进行闭环流通。这样，水分将释放到流经的空气 中。然后，“湿”空气通过含有分子筛材料的除湿/干燥 床。这种材料能够吸收循环的空气中所含的水分，从而使 其重新成为“干燥”空气（见图 1）。
排除问题 熔接痕强度 模具平衡 次料 退火 挤塑 ...................................................................9 吹塑 ...................................................................10 上色 ...................................................................10
加工指南
加工指南
塑料干燥基础知识 ........................................... 3 水在塑料中的物理性质 干燥工艺
干燥 ...................................................................3 干燥器要求 管理残余含水量
Isoplast® ETPU 树脂加工指南
塑料干燥基础知识 干燥
水在塑料中的物理性质
许多塑料树脂在加工之前需要进行干燥。在注塑或挤塑过 程中，含水量过高可能会造成外观缺陷，例如成品部件表 面出现水纹和气泡。除了导致部件外观不可接受外，水分 在加工过程中还可与聚合物发生反应，使聚合物分子量降 低，改变最终部件的物理性能。
图 1 – 2 除湿/干燥床干燥器示意图。
管理残余含水量
通过空气喷射测试树脂干燥度是一种有用的方法。湿树脂 将使喷射的空气产生泡沫，并像从射嘴挤出那样“爆裂”。 同时，它还将产生明显的淌模。
除了检查熔体的质量外（必须无气泡），粒料的残余含水 量还可通过各种水分仪进行测量。请与首选设备供应商联 系，以获取更多信息。
干燥器技术 .......................................................4 除湿/干燥床干燥器原理 再生 单/多除湿/干燥床干燥器 回气冷却 露点计及其校准 除湿/干燥床的效率 可选方案
螺杆设计 ...........................................................6 注塑 ...................................................................6
除湿/干燥床的效率
如果干燥器连续使用超过三年，或间断使用达到相同的等 效时间，除湿/干燥床中的分子筛可能会发生一定程度的降 解。干燥器可能无法再达到初始的指定露点。确定除湿/干 燥床的吸湿能力是否严重退化的最佳方法是使用经过校准 的外部露点计定期校准干燥器。
露点计的位置很重要。内部或外部露点计应测量从干燥料 斗的进气口获取的样本，以便提供设备性能的最佳指标。 露点计有助于在加工前检测到干燥系统中存在的任何故障。
在干燥后，保持树脂干燥至关重要。周围的空气露点对 Isoplast ETPU 暴露于环境时吸收湿气的速度影响很大。 在夏季，当环境温度和湿度都很高时，正确干燥的 Isoplast ETPU 树脂可能会吸收大量水分，在短短 15 分钟 之内就开始产生水纹（气泡和条纹）！
Isoplast ETPU 树脂干燥过程中使用的空气的露点不得超 过 -40°C (-40°F)。如果干燥器依据工作时间而非露点进行 再生，则必须确保除湿/干燥床进行再生之前露点保持在 -40°C (-40°F) 以下。如果露点超过 -30°C (-20°F)， 干燥器将会使树脂中的含水量升高。
干燥该露点为大约 -40°C (-40°F)，干燥器最适合用于
干燥 Isoplast ETPU 树脂。
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螺杆设计
Isoplast® ETPU 树脂加工指南
注塑
几乎所有类型的热塑性塑料加工设备都使用特定形式的增 塑螺杆装置。挤塑、注塑和吹塑设备都使用增塑螺杆。螺 杆设计对于获得令人满意的加工设备性能非常重要。
为了充分干燥 Isoplast ETPU 树脂，最好使用多除湿/干燥 床干燥器，因为在此过程中需要使用连续的露点足够低的 干燥气流。使用单除湿/干燥床可能会使空气中的含水量 出现较大波动。这样就达不到理想的 Isoplast ETPU 树脂干 燥效果。
露点测量结果的精度随着时间迅速下降。露点计需要经常 校准，特别是在连续使用时。偏差与实际情况相反（即， 测得的露点读数随时间降低）。实际情况是，随着干燥剂 老化，其效率下降，真实露点升高（见图 3）。
回气冷却
当保持较低的温度时，除湿/干燥床具有更好的水气吸收 能力，因为温度越低，水气凝结量越大（见图 2）。
因此，有时料斗和除湿/干燥床之间配有回气冷却器，用 于降低回输的热空气温度。建议在干燥 Isoplast ETPU 树脂 的应用中使用回气冷却器。
图 2 – 干燥空气露点与回气和除湿/干燥床温度的相关性图解。
图 3 – 干燥器实际露点与测得的露点随时间变化的差异示例。
连续再生干燥器
随着干燥器技术的发展，连续再生盘式、轮式和滚筒式干 燥器能够在适当的温度和足够低的露点条件下有效干燥 Isoplast ETPU 树脂。
为了确保永久连接的露点计精度，可将其从干燥器断开， 使传感器暴露于环境空气中。这样可防止传感器变干而导 致测量不准确。请参阅制造商建议。
如果 Isoplast ETPU 树脂在加工之前未正确进行干燥，可能引 发的结果包括分子量下降以及因此而失去某些物理特性等。
正确地干燥 Isoplast ETPU 树脂的重要性，无论怎么强调 都不为过。
直接从密封运输容器送入干燥料斗的 Isoplast ETPU 树脂通 常应在最佳干燥条件下干燥 4 到 6 小时（请参阅干燥器 要求）。如果容器的密封层破裂，或者树脂或次料出于任 何原因暴露于空气，将需要干燥 10 到 12 小时。含水量 水平达到 200 ppm 或更低时才能成功地进行加工。
在干燥过程中，务必确保回输到除湿/干燥单元的空气温 度低于 55°C (130°F)。回气温度超过 55°C (130°F) 后，随 着温度升高，干燥效率逐渐降低。 如果从干燥器料斗回 输到除湿/干燥单元的空气温度超过 55°C (130°F)，该单元 将无法除去空气中的水分。
回气温度超过 65°C (150°F) 时，根本无法进行干燥。大多 数干燥器制造商可以为干燥单元提供后冷器，用于将回气 温度降到允许的最高温度 55°C (130°F) 以下。随着所需的 干燥温度升高，对后冷器的需求也会增加。
在经过多次循环后，除湿/干燥床中的水分达到饱和，不 再能降低流经空气中的含水量。为了进一步干燥材料，饱 和的除湿/干燥床首先需要释放出吸收的水分。这个除湿/ 干燥床的干燥过程称为再生。
再生
使加热的外界空气流过水分饱和的除湿/干燥床上方， 以完成除湿/干燥床的干燥流程。在较高的温度 (>200°C [>392°F]) 下，除湿/干燥床吸收的水分将释放出来。当除 湿/干燥床足够干燥后，将会使其冷却，并在另一干燥床 的水分达到饱和后重新换入闭环中。
聚酰胺、聚碳酸酯和聚酯之类的树脂在加工前需要小心地 进行干燥，以免发生意外降解。完全干燥也是 Isoplast 工程热塑聚氨酯 (ETPU) 树脂加工的关键要求。如果在含 水量高于指定上限的条件下进行加工，树脂的分子量可能 降低。Isoplast ETPU 树脂在重量比为 0.02 % 以下的含水 量条件下进行加工，设计性能属性可达到完美平衡，理想 的条件是重量比在 0.01 % 以下。纯树脂中添加的色母和 次料也必须达到相同的含水量规格（即它们必须使用与纯 Isoplast ETPU 树脂相同的干燥方式进行干燥）。
所有干燥系统都应“预先干燥”。在进料之前使系统运行
一个完整周期，系统将会达到必需的工作温度。这样可确
保在将 Isoplast ETPU 树脂放入干燥料斗前，料斗的露点为 -40°C (-40°F)。
可选方案
露点计及其校准
Isoplast ETPU 树脂也可在真空炉和微波干燥器中进行干 燥。此时，干燥温度表和干燥时间仍然适用。Isoplast ETPU 树脂不能在使用环境空气（无论是否加热）的干燥器中进 行干燥。
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Isoplast® ETPU 树脂加工指南
干燥（续）
干燥器要求
并非每一套干燥器都能将 Isoplast ETPU 树脂中的含水量降 到可接受水平。通常，只要能达到下面的条件，除湿/干 燥床干燥器就适合用于干燥 Isoplast ETPU 树脂： • 产生最低 2.5 m 3/ hr/kg (40 ft3/hr/lb) 的气流 • 干燥温度在 85°C (185°F) 到 138°C (280°F) 之间，取决于
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Isoplast® ETPU 树脂加工指南
干燥器技术（续）
单/多除湿/干燥床干燥器
如果干燥器只有一个除湿/干燥床，在水分饱和后的再生过 程中，将无法对材料进行干燥。为了避免这种时间损失， 多除湿/干燥床干燥器应运而生。在饱和的除湿/干燥床再 生过程中，另一个“干燥的”除湿/干燥床切换到闭环中， 因而能够继续对材料进行干燥。
水分可能会聚积在粒料表面（吸附）并/或扩散到粒料内 部（吸收）。如果树脂干燥不足，吸收的水分会对部件性 能产生非常显著的影响。吸湿性材料越多，吸收湿气的速 度越快，越容易保持适当的干燥度，因此务必按照正确的 指南干燥 Isoplast ETPU 树脂。