TPU是公认的环保、性能优异的新型高分子材料,已成为发展**快的热塑性材料之一。聚氨酯弹性体是一种特殊的弹性体。聚氨酯弹性体具有较宽的硬度和性能范围,是一种介于橡胶和塑料之间的高分子材料。而且热塑性聚氨酯弹性体橡胶可以加热塑化,化学结构上很少或没有交联,其分子基本上是线性的,但有一些物理交联。它被称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶,是一种可以加热塑化,用溶剂溶解的弹性体。1.材料特性:主要分为聚酯型和聚醚型,有白色不规则球形或柱状颗粒。聚氨酯热塑性弹性体的特点是具有优异的耐磨性、优异的耐臭氧性、高硬度、**度、良好的弹性、耐低温性、良好的耐油性、耐化学性和耐环境性。聚醚型在潮湿环境中的水解稳定性远远优于聚酯型。2.应用领域:这些良好的性能使热塑性聚氨酯广泛应用于鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等诸多领域。热塑性聚氨酯(TPU)正在逐步取代PVC及合成橡胶线缆。美国 LubrizolTPU
聚氨酯大分子中的聚醚或聚酯链段非常柔顺,呈无规卷曲状态,通常称之为柔性链段;而有的链段是由小的烃基、芳香基、氨基甲酸酯基或取代脲基组成,在常温下伸展成棒状,不宜改变其构形构象,这种链段比较僵硬,一般称之为刚性链段。所有聚氨酯分子均可以看作是柔性链段和刚性链段交替连接而成的(AB)n型嵌段共聚物。在聚氨酯弹性体聚集态结构中,分子中的刚性链段由于内聚能很大,彼此缔合在一起,形成许多被称之为微区的小单元,这些小单元的玻璃化温度远高于室温,在常温下它们呈玻璃态、次晶或微晶,因此把它们称之为塑料相。聚氨酯弹性体分子链中的柔性链段也聚集在一起,构成聚氨酯橡胶的基体,由于其玻璃化温度低于室温,故称之为橡胶相。在聚氨酯弹性体的聚集态结构中,塑料相不溶于橡胶相,而是均匀分布在橡胶相中,常温下起到弹**联点的作用,此现象称之为微相分离。正是因为能发生微相分离,所以聚氨酯弹性体具有**度、高硬度、高弹性和很好的低温性能相结合的优点。安徽路博润 TPU ZHF 90AT2TPU产品还可用于汽车中防抱死制动系统(ABS)和电子稳定程序(ESP)系统的速度传感器电缆外护套。
由于聚醚类TPU内的醚基与聚酯类TPU内的酯基的极性不同,以及分子结构存在差异,而导致醚基一般在酯基树脂中的兼容性差,所以将两者混合起来就会出现分层现象,另外还与醚键的分子间作用力有较密切的关系,此外,聚酯的结晶性一般比聚醚的结晶性强很多,故其兼容性亦较差。但并不是所有的醚类都这样,因为PTMG(聚四氢呋喃)的结晶性和聚酯的结晶性差不多,因此用PTMG合成的聚醚类TPU与聚酯类TPU的兼容性就稍好一些,在合成过程中是可以进行合成的,只不过其加工后的各项物理性能还是会**下降,得不偿失,故亦没有必要进行该项共混。由此可见,醚类与酯类是不能混合在一起进行加工的,这是由于二者的分子结构差异、分子内聚能差异、分子间作用力差异、结晶性差异及其二者分子的不兼容性所决定的,当将其二者进行共混加工时,在试件表面将会出现明显的纹路,会有混浊现象产生。即便是可以勉强混合在一起进行加工,加工后的成品各种物理性能也还是会**下降,尤其是不能用于加工特别透明的配件,在大批量的生产中亦会有很大难度,在生产过程中亦要尤其注意切勿将二者误混。
扩链剂对聚氨酯性能也有影响。含芳环的二元醇与脂肪族二元醇扩链的聚氨酯相比有较好的强度。二元胺扩链剂能形成脲键,脲键的极性比氨酯键强,因而有二元胺扩链的聚氨酯比二元醇扩链的聚氨酯具有较高的机械强度、模量、粘附性、耐热性,并且还有较好的低温性能。浇注型聚氨酯弹性体多采用芳香族二胺MOCA作扩链剂,除固化工艺因素外,就是因为弹性体具有良好的综合性能。聚氨酯的软段在高温下短时间不会很快被氧化和发生降解,但硬段的耐热性影响聚氨酯的耐温性能,硬段中可能出现由异氰酸酯反应形成的几种键基团,其热稳定性顺序如下:异氰脲酸酯>脲>氨基甲酸酯>缩二脲>脲基甲酸酯其中**稳定的异氰酸酯在270℃左右才开始分解。氨酯键的热稳定性随着邻近氧原子碳原子上取代基的增加及异氰酸酯反应性的增加或立**阻的增加而降低。并且氨酯键两侧的芳香族或脂肪族基团对氨酯键的热分解性也有影响,稳定性顺序如下:R-NHCOOR>Ar-NHCOOR>R-NHCOOAr>Ar-NHCOOAr提高聚氨酯中硬段的含量通常使硬度增加,弹性降低。新兴领域对TPU的需求仍在不断增长,预计未来市场将保持良好发展势头。
从价格、性能、应用场景等方面分析对比TPU与硅胶两种材料哪一种更优异,我们发现TPU和硅胶各有其独特的优点和适用场景。硅胶以其低廉的价格和良好的吸附性能在某些领域中占有一席之地;而TPU则以其出色的耐磨性、**度和各种优良特性在更为***的领域中得到应用。在选择这两种材料时,需要根据实际需求进行权衡。对于需要长期使用且要求高性能的场合,TPU可能是更好的选择;而在对价格敏感或需要良好吸附性能的场合,硅胶则更具优势。TPU起初由德国拜耳公司于1958年研制成功。随后,TPU生产技术从日本传入中国台湾。安徽TPU280AE-FRM
TPU在地理勘探电缆中主要应用于地震检波器线缆,油田勘探线缆,陆地/海洋勘探线缆。美国 LubrizolTPU
从硬度来看TPU的优缺点。首先硬度是材料抵抗变形、刻痕和划伤能力的一种指标。TPU硬度通常用邵尔A型和邵尔D型硬度计测定,邵尔A用于较软的TPU,邵尔D用于较硬的TPU。由于嵌段共聚物TPU性质决定了它的范围很宽,在邵尔A60至邵尔D80之间,跨越了橡胶和塑料的硬度。TPU的硬度与许多性能有关,随硬度的增加,TPU的如下性能发生变化。拉伸模量和撕裂强度增加,刚性和压缩应力(负荷能力)增加,伸长率降低,密度和动态生热增加,耐环境性能增加。压缩模量是在弹性限度内压缩应力与压缩应变之比,理论上等于拉伸应力-应变的弹性模量,即杨氏模量。TPU的压缩模量决定于它的硬度,硬度越高压缩模量亦越高。美国 LubrizolTPU