聚酯与聚醚材质的差别

聚醚型TPU与聚酯型TPU之间所存在得差异

TPU得软质段可使用多种得聚醇,大致上可分为聚醚系及聚酯系两种。

聚醚型(Ether):高强度、耐水解与高回弹性,低温性能好。

聚酯型(Ester):较好得拉伸性能、挠曲性能、耐摩损性以及耐溶剂性能与耐较高温度。

软质段得差异,对物性所形成得影响如下:

抗拉强度聚酯系> 聚醚系

撕裂强度聚酯系> 聚醚系

耐磨耗性聚酯系> 聚醚系

耐药品性聚酯系> 聚醚系

透明性聚酯系> 聚醚系

耐菌性聚酯系< 聚醚系

湿气蒸发性聚酯系< 聚醚系

低温冲击性聚酯系< 聚醚系

1、生产原料及配方差异

(1)聚醚型TPU得生产原料主要有4-4’—二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃(PTMEG)、1、4—丁二醇(BDO),其中MDI得用量约在40%左右,PTMEG约占40%,BDO约占20%

(2)聚酯型得TPU生产原料主要有4-4’—二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1、4—丁二醇(BDO)、己二酸(AA),其中MDI得用量约在40%,AA 约占35%,BDO约占25%

2、分子质量分布及影响

聚醚得相对分子质量分布遵循Poisson几率方程,相对分子质量分布较窄;而聚酯二元醇得相对分子质量分布则服从Flory几率分布,相对分子质量分布较宽。

软段得分子量对聚氨酯得力学性能有影响,一般来说,假定聚氨酯分子量相同,其软段若为聚酯,则聚氨酯得强度随作聚酯二醇分子量得增加而提高;若软段为聚醚,则聚氨酯得强度随聚醚二醇分子量得增加而下降,不过伸长率却上升。这就是因为聚酯型软段本身极性就较强,分子量大则结构规整性高,对改善强度有利,而聚醚软段则极性较弱,若分子量增大,则聚氨酯中硬段得相对含量就减小,强度下降。

3、力学性能比较:

聚醚、聚酯等低聚物多元醇组成软段。软段在聚氨酯中占大部分,不同得低聚物多元醇与二异氰酸酯制备得聚氨酯性能各不相同。极性强得聚酯作软段得到得聚氨酯弹性体及泡沫得力学性能较好。因为,聚酯制成得聚氨酯含极性大得酯基,这种聚氨酯内部不仅硬段间能够形成氢键,而且软段上得极性基团也能部分地与硬段上得极性基团形成氢键,使硬相能更均匀地分布于软相中,起到弹性交联点得作用。在室温下某些聚酯可形成软段结晶,影响聚氨酯得性能。聚酯型聚氨酯得强度、耐油性、热氧化稳定性比PPG聚醚型得高,但耐水解性能比聚醚型得差。

4、水解稳定性比较:

聚酯型热塑性聚氨酯用碳化二亚胺进行保护后,耐水解性有所提高。聚醚酯型热塑性聚氨酯与聚醚型热塑性聚氨酯在高温下得耐水解性最好。

聚酯易受水分子得侵袭而发生断裂,且水解生成得酸又能催化聚酯得进一步水解。聚酯种类对弹性体得物理性能及耐水性能有一定得影响。随聚酯二醇原料中亚甲基数目得增加,制得得聚酯型聚氨酯弹性体得耐水性提高。酯基含量较小,其耐水性也较好。同样,采用长链二元酸合成得聚酯,制得得聚氨酯弹性体得耐水性比短链二元酸得聚酯型聚氨酯好。

5、耐微生物性比较:

聚酯型软质热塑性聚氨酯与潮湿得土壤长时间接触,会被微生物侵蚀,而聚醚型软质或硬质热塑性聚氨酯以及聚醚型热塑性聚氨酯或硬质

热塑性聚氨酯通常不会受到微生物侵蚀。

四、产生差异原因得分析

1、聚醚多元醇:

聚醚多元醇就是在分子主链接构上含有醚键、端基带有羟基得醇类聚合物或齐聚物。因其结构中得醚键内聚能较低,并易于旋转,故由它制备得聚氨酯材料低温柔顺性能好,耐水解性能优良,虽然机械性能不如聚酯多元醇基聚氨酯,但手感性好。体系粘度低,易与异氰酸酯、助剂等组分互溶,加工性能优良。

2、聚酯多元醇:

聚酯多元醇主要就是由二元羧酸与二元以上醇类化合物进行缩聚反应生成得产物,其结特征就是在分子主链上含有酯基、在端基上具有羟基得大分子醇类,分子量一般为500~3000。

由聚酯多元醇为基础得聚氨酯材料,通常都具有力学机械性能好,耐油、抗磨性能优越等特点,但它们得耐水解性能较差,低温柔顺性差,其制品得手感,尤其就是低温时得手感不如聚醚多元醇基聚氨酯柔软。聚酯多元醇得内聚能大,室温下多为蜡状固体,加热熔融后得粘度较大,它们与聚氨酯合成中所用得其它原料组分得互溶性远不如聚醚多元醇好。

3、柔性链段

在原料化学配比一定得情况下,改变柔性链段得长度,对于不同软段类型弹性体性能得影响就是不一样得。软段分子量增加也即降低了硬链段得比例。由于醚键内聚能较低,键得旋转位垒较小,随着聚醚相对分子质量得增加,链更柔顺,软段比例增加,故强度下降,弹性增加,永久变形增加。而对于聚酯二醇来说,软段长度对强度得影响并不很明显。这就是因为分子中存在极性酯基,聚酯软段得分子量增加,酯基也增加,抵消了软段增加、硬段减少对强度得负面影响。另外,聚酯型聚氨酯得耐水解性能随聚酯链段长度得增加而降低,这就是由于酯基增多得缘故;聚醚型聚氨酯得耐水解性能随聚醚链段长度得增加而提高。五、价格比较

聚醚类聚氨酯弹性体照比聚酯类聚氨酯弹性体在价格方面要高出很多,其主要原因为①聚醚类聚氨酯弹性体具备良好得耐水解性能、耐低温性能、耐弯曲性能。②构成TPU软段得聚醚类多元醇与聚酯类多元醇相较之下,其生产原料价格较高。③聚醚类多元醇生产工艺照比聚酯类多元醇要复杂很多。④聚醚类多元醇在反应过程中各工艺条件较难控制。⑤在生产聚醚类多元醇时,对生产设备得要求较高,同时,生产过程中还要注意采取一定得防护措施。

六、结论

综上所述,聚醚型TPU具有高强度、耐水解与高回弹性,低温性能好得优点。通常用于软泡、硬泡,硬质塑料与表面涂料、高回弹软质泡沫得加工生产。而聚酯型TPU具有较好得拉伸性能、挠曲性能、耐摩损性以及耐溶剂性能,不易氧化与耐较高温度等优点。主要用于软泡、硬泡、低密度半硬泡、软质涂料、弹性体与胶粘剂、实芯与微孔弹性体得生产。

聚醚型TPU与聚酯型TPU产生差异得主要原因就是由于其软段构成物分别为聚醚型低聚物多元醇及聚酯型低聚物多元醇,而TPU得软段成份又主要影响到热塑性聚氨酯得低温柔软性与长期耐老化性。

就目前瞧来,我们Ever Tech在原料选用上聚酯类TPU使用较多,而对于聚醚类TPU很大部分还停留在样品料测试阶段。许多商品热塑性聚氨酯都就是聚酯型得,这种热塑性聚氨酯得耐磨性、抗撕裂性以及拉伸与撕裂强度都优于聚醚型热塑性聚氨酯,聚酯型热塑性聚氨酯在油、脂与水中得溶胀性也比较小。但其在耐水解性、耐微生物降解性与低温性、柔顺性等方面却不具备聚醚型聚氨酯弹性体得优势,因此在对上述性能要求较高时,推荐使用聚醚型热塑性聚氨酯。

七、加工过程得差异性比较

1、干燥

正如我们所知道得那样,聚氨酯就是极性聚合物,当其暴露在空气中时会慢慢吸湿。用吸湿得TPU料粒熔融加工成型,水在加工温度下气化,使得制品表面不光滑,内部产生气泡,物性降低,因此为了保证制品得性能与防止熔融加工时水分气化引起得气泡,在TPU加工之前,一般需要对料粒进行干燥处理。

我们在前面TPU酯类与醚类水解稳定性比较得时候也已作过分析,由于聚酯易受水分子得侵袭而发生断裂,且水解生成得酸又能催化聚酯得进一步水解,通常情况下,在同等条件时,聚酯类TPU比聚醚类TPU得含水量要高出很多,因此在干燥过程中要对聚酯类TPU尤为注意,要注意将其彻底烘干,严格对烘干条件进行控制。

2、保压阶段

聚合物熔体在注塑时,无论就是预塑阶段还就是注射阶段,熔体都要经受内部静压力与外部动压力得联合作用。保压阶段,聚合物熔体将受到