上世紀90年代,隨著外資TPU生產企業在中國投資建廠,我國TPU工業開始起步并逐步發展。進入21世紀,在市場需求增長(主要是PVC和橡膠的替代)、自主TPU生產工藝提升、國產上游原材料供應逐步穩定以及下游加工工藝改善等多重因素的積極推動下,中國TPU的產銷年復合增長率達到10%以上。隨著用量增長,TPU已成為材料行業重要組成部分,其主要應用于鞋材、3C護套、管材以及薄膜等領域。TPU的開發和商業化可以追溯到上世紀50年代。1950年,BFGoodrich公司的Schollenberger等人開始研制TPU,經多次改良,Goodrich公司(現為Lubrizol公司)于1961年正式推出以EstaneVc為**的商品化TPU產品。目前全球生產TPU原料廠家主要有:巴斯夫、科思創、路博潤、亨斯邁、麥金沙、高鼎等等。上海耐磨TPU粒子
TPU的韌性:韌性是使材料斷裂所需要的能量,等于應力-應變曲線下的面積。一般來說TPU的硬段含量在10%~21%之間時,TPU呈現軟橡膠態,此時TPU的韌性較低,且彈性模量也較低。當硬段含量在32%~55%之間時,TPU表現為彈性體,此時的韌性比較高。當硬段含量在66%~77%之間時,TPU的模量達到較高的數值,呈現彈性塑料的性能。韌性隨硬段含量增多而發生變化的原因是,硬段提供彈性模量,而軟段提供伸長率,當硬段含量較低時(硬段呈孤立球體分布在連續軟段相中)TPU的彈性模量低且伸長率很大,根據韌性的定義可得出韌性很低。而當硬段含量過高時(硬段呈連續相,軟段分散其間),彈性模量可達到很高的數值但伸長率會變得非常低,同理可知韌性也很低。而在硬段和軟段配比適當,硬段由分散相過度到連續相的狀態時,硬段的高模量高熔化熱加上軟段的高伸長率,使TPU得到了較高的韌性值。上海 路博潤 TPU ZHF 90AT2TPU軟管可廣泛應用于電纜護套、汽車、摩托車、工程機械、石化設備、液壓設備等領域。
TPU的彈性模量和定伸應力:彈性模量是指材料在比例限度內,張應力與相應的應變之比,即楊氏模量。表中所示的就是TPU的彈性模量,100%定伸應力和300%定伸應力。此表格選擇了兩種不同配方下制成的TPU,以及不同硬段含量下的數據。可見彈性模量和定伸模量都隨硬段含量的增加而增加。結果很顯然,硬段增加,模量也會隨之上升(材料會變“硬” )從微觀角度解釋的話,硬段含量增加,形成硬段相的球晶體積分數增加,分散在軟段基料上的硬段分散微區逐漸連通而接近連續相,從而提高了模量。
TPU的力學性能主要包括:硬度,拉伸強度,壓縮性能,撕裂強度,回彈性和耐磨性能,耐屈擾性等,而TPU彈性塑料的力學性能,除這些性能外,還有較高剪切強度和沖擊功等。硬度是材料抵抗變形,刻痕和劃傷的能力的一種指標。TPU硬度通常用邵爾A(ShoreA)和邵爾D(shoreD)硬度計測定,邵爾A用于比較軟的TPU,邵爾D用于較硬的TPU。硬度主要由TPU結構中的硬段含量來決定,硬段含量越高,TPU的硬度就會隨之上升。硬度上升后,TPU的其他性能也會發生改變,拉伸模量和撕裂強度增加,剛性和壓縮應力(負荷能力)增加,伸長率降低,密度和動態生熱增加,耐環境性能增加。TPU的硬度與溫度存在一定關系。從室溫冷卻降溫至突變溫度(-4~-12℃),硬度無明顯變化;在突變溫度下,TPU硬度突然增加而變得很硬并失去彈性,這是由于軟段結晶作用的結果。TPU在地理勘探電纜中主要應用于地震檢波器線纜,油田勘探線纜,陸地/海洋勘探線纜。
TPU聚醚、聚酯等低聚物多元醇組成軟段。軟段在聚氨酯中占大部分,不同的低聚物多元醇與二異氰酸酯制備的聚氨酯性能各不相同。極性強的聚酯作軟段得到的聚氨酯彈性體及泡沫的力學性能較好。因為,聚酯制成的聚氨酯含極性大的酯基,這種聚氨酯內部不僅硬段間能夠形成氫鍵,而且軟段上的極性基團也能部分地與硬段上的極性基團形成氫鍵,使硬相能更均勻地分布于軟相中,起到彈**聯點的作用。在室溫下某些聚酯可形成軟段結晶,影響聚氨酯的性能。聚酯型聚氨酯的強度、耐油性、熱氧化穩定性比PPG聚醚型的高,但耐水解性能比聚醚型的差。 由于其優異的耐壓性和耐化學品性,TPU用于制造建筑用管道和防水材料。山東 TPU ZHF 58202
TPU線纜在汽車中可應用于防抱死系統(ABS)線纜、里程表線纜、汽車用通訊線纜。上海耐磨TPU粒子
熱塑性聚氨酯彈性體,以其優異的性能和廣泛的應用,已成為重要的熱塑性彈性體材料之一,其分子基本上是線型的,沒有或很少有化學交聯。線型聚氨酯分子鏈之間存在著許多氫鍵構成的物理交聯,氫鍵對其形態起到強化作用,從而賦予許多優良的性能,如高模量、**度,優良的耐磨性、耐化學品、耐水解性、耐髙低溫和耐霉菌性。這些良好的性能使得熱塑性聚氨酯被廣泛應用于鞋材、電纜、服裝、汽車、醫藥衛生、管材、薄膜和片材等許多領域。**終制品一般不需要進行硫化交聯,可以縮短反應周期,降低能耗。由于它基本上是線型結構聚合物,可采用與熱塑性塑料同樣的技術和設備來加工,如注塑、擠出、吹塑、壓延等,特別適用于大批量生產的中、小型尺寸部件。廢棄物料能夠回收并重新利用,生產或加工過程中可使用不同助劑或填料來改善某些物理性能并降低成本。上海耐磨TPU粒子