热塑性聚氨酯论文

热塑性聚氨酯TPU 的发展现状

摘要：TPU 全称热塑性聚氨酯弹性体（Thermoplastic Polyurethane ），它是由二异氰酸酯和大分子多元醇、扩链剂共同反应生成的线性高分子材料。同时，它也是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.TPU 为热塑性聚氨酯，有聚酯型和聚醚型之分，TPU 成型品的用途广泛： 汽车部件，机械·工业用部件，管材·软管，薄膜·板材，电线·电缆等等，本文主要叙述TPU 聚合工艺，各项性能，市场应用，TPU 国内外发展的现状及其生产厂家等方面。 关键词：TPU 共混改性 聚氨酯 发泡剂 扩链剂 环保

一．TPU 的聚合工艺

TPU 全称热塑性聚氨酯弹性体（Thermoplastic Polyurethane ），它是由二异氰酸酯和大分子多元醇、扩链剂共同反应生成的线性高分子材料。它在分子组成上以重复氨基甲酸酯基团为特征，同时含有脲基甲酸酯、缩二脲、及酯键、醚键等其它基团；从分子结构上看，它由刚性链段与柔性链段交替构成，其中刚性链段是由二异氰酸酯和扩链剂反应得到的，柔性链段则是由二异氰酸酯和大分子多元醇反应得到的。这种特殊的分子结构使TPU 具有其它各类热塑性弹性不可比拟的优良性能。

可采用注射、挤出、吹塑等方法生产加工。挤出成型、注射成型是ＴＰＵ广为采用的加工方法。挤出和注射成型的熔体温度范围较宽，一般在１８０－２４５摄氏度之间．塑化效果好，熔料均匀，易于成型加工。适合所有塑料生产加工工艺。

挤出成型的工艺过程：

将固体颗粒或粉末加入挤出机的料斗，在料简预热，干燥；物料在运动过程中与料筒、螺杆、以及物料与物料之间相互摩擦、剪切，产生大量的热，这时物料由玻璃态→高弹态→粘流态转变；熔融物料被螺杆输入通过具有一定形状口模后成型，进入冷却定型装置，再经过牵引，获得最终的制品尺寸。最后根据需要切割成一定长度的制品，再堆放在堆放架上。这就是TPU 的聚合过程。 二. TPU 的各项性能

1. 耐磨性，抗撕裂性

TPU 主要优点之一是其耐磨性很好，因此常用于制造鞋底和电缆护套。同时，抗撕裂性也很好，在很宽的温度范围内均具有柔顺性。

聚酯型TPU 的耐磨性、抗撕裂性以及拉伸强度、撕裂强度都优于聚醚型TPU ；聚醚型TPU 适合于对耐水解性、耐微生物降解性和低温性、柔顺性要求较高的场合；而通过特殊方法合成聚合物 塑化 成型 定型 牵引

切割 堆放

冷却 成品

的聚醚酯型TPU同时具有二者的特点，性能更加优异，可用作消防水管、电缆护套、薄膜等的生产。

性能TPU PVC 丁基

橡胶

氯平

橡胶

天然橡胶

硬度

shore A

96 90 94 87 78 70 77 撕裂强度

(kN/m)

直角无开

口12

9

80 70 70 37 36 65

直角有开

口13

7

63 38 48 19 25 40

2. 热性能

TPU中的软段决定了其低温性能。聚醚型TPU的耐低温性优于聚酯型TPU。TPU使用温度较广，大多数制品可在-40℃~80℃范围内长期使用，短期使用温度可达120℃，而用哌嗪为原料制备的TPU甚至可以耐更高温度。高温下主要由硬链段来维护其性能，而且产品硬度越高（即二异氰酸酯和扩链剂越多）其使用温度越高。TPU的高温性能还受二异氰酸酯和扩链剂种类的影响。另外TPU的机械性能（硬度、弹性等）都与温度有关。

3. 水解稳定性

TPU在浑浊下耐水性能是良好的，1～2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3～4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。由于TPU的硬段具有憎水性，因此随着TPU硬度的增加其水解稳定性也变好。

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. 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℃。

三. TPU 的应用领域

1. 薄膜和片材（ＴＰＵ具较好耐磨性、抗刺穿性、抗撕裂性、弹性、粘合性如气垫）

2. 管材（ＴＰＵ具有高伸长率, 良好耐水解和抗微生物性、耐油性、优异机械性能, 如作消防水管内衬，输油管；气动软管；高压管；医疗管；油压管；气压管；燃料管；涂敷管等）

3. 鞋底, 鞋邦等鞋材料（ＴＰＵ具有突出耐磨性、抗刮性、耐刺穿性、抗纵向弯曲强度和低温冲击强度，其耐撕裂性和抗裂纹传播性是所有塑料中最好的。如作溜冰鞋、滑雪靴、运动鞋、特种功能鞋等。）

4. 电线、电缆、光缆护套（ＴＰＵ具良好耐磨性、耐环境、耐候性、耐腐蚀性、绝缘性、弹性和低温柔韧性等。）

5. 高档塑料表带、表壳以及潜水表、礼品表等系列（ＴＰＵ具有高弹性、耐折、耐水性好、手感舒适等。）

6. 机械制品和其它应用（如制造汽车部件、机械轴承、滚轮、输送带、橡塑筛网、工业胶管、垫圈、密封圈、游泳镜、冲浪板、表带、动物标牌、电器零部件等。）

四．TPU国内外发展的现状及其生产厂家

1. 国外发展现状及其生产厂家

外国(主要是美国，欧洲）在生产上，聚氨酯工业和大多数化工产业一样，集约化和规模化的趋势日益明显。随着聚氨酯生产技术的日益成熟和产品应用领域的不断扩大，要保持一定的盈利水平就必须要拥有一定的规模效益。于是，新企业规模越来越大，产能也迅速提高。

2.我国聚氨酯发展还不成熟，随着我国国民经济的增长，国内近几年TPU业发展也经历了日新月异的变化，其规模也是举世瞩目的，尤其是汽车和电子业的飞速发展使聚氨酯应用领域也实现了更多元化的发展。众所周知，广东省是我国最大的电子类产品的生产基地。从2004年进口海关数据来看，DMF广东到港的货源比例一直呈上升势头。DMF进口数量增加进一步说明了其在电子应用领域的增强。据统计，仅2003年一年应用于电子产品制造的DMF就有1.4万吨。预计2004年将有望达到2万吨以上。其中日、韩产品仍然占到很大的比例。

巴斯夫和亨斯迈与中国合作伙伴在上海漕泾兴建年产16万吨MDI、13万吨TDI及附属产品的一体化项目的协议在上海签字。与此同时，拜耳公司也打算在当地兴建一年产23万吨的MDI和年产15万吨的TDI工厂，他们还计划再建立一个年产28万吨的聚醚多元醇生产厂。这些世界级的工厂一旦建成，不但对中国及亚太市场，甚至对全球聚氨酯市场都会产生重大影响。

五．就国内TPU的发展现状提出建议

必须尽快解决TDI技术和规模化的瓶颈问题，加强行业发展规划，开拓新的应用领域在我国聚氨酯工业领域中，无论技术还是品种都极其缺乏创新，更缺乏原创性成果，这种状况将使我国聚氨酯工业在未来的竞争中处于劣势。为此，应充分发挥行业协会的桥梁和纽带作用，加强国内外聚氨酯界的交流与合作，搭建技术交流平台，优势互补，“借脑”发展。同时加快阻燃聚醚、聚合物多元醇、聚酯多元醇、熔纺氨纶及第三代发泡剂的开发进度。聚氨酯利润的增长主要来自新兴的市场，如医疗、汽车和建筑等，因此，业内人士应积极开拓聚