TPU熱塑性聚氨酯彈性體，是一類在分子鏈中含有多個氨基甲酸酯基團（－NHCOO－）的彈性體高分子材料。通常以低聚物多元醇、多異氰酸酯、擴鏈劑/交聯(lián)劑及少量助劑為原料制得。一般由低聚物多元醇的柔性長鏈構(gòu)成軟段，以二異氰酸酯和擴鏈劑構(gòu)成硬段，硬段和軟段交替排列，形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。

　　TPU原料對其性能的影響

　　合成TPU主要有三大類，即低聚物多元醇（二元醇），二異氰酸酯以及小分子擴鏈劑。除此之外，有時為了提高反應(yīng)速度，改善加工性能，降低成本等目的，還需要加入相應(yīng)的助劑。

　　1. 低聚物多元醇對TPU性能的影響

　　TPU所用的低聚物多元醇原料有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烴多元醇等品種。在TPU中大分子二醇的含量通常約為50%-80%，因此對TPU性能的影響較大。需要考慮多元醇的主要指標有羥值、酸值、色度、粘度、水分、分子量的分布以及與異氰酸酯的反應(yīng)活性等。

　　聚酯型TPU具有較高的強度、耐磨及耐油性能，但耐水解能力比聚醚型TPU差。聚醚型的TPU具有較低的熱穩(wěn)定性和抗光氧化性，較好的水解穩(wěn)定性、耐候性，低溫柔順性和耐霉菌性等性能。在原料化學(xué)配比一定的情況下，改變低聚物多元醇的分子量對TPU的性能有較大的影響。軟段分子量增加也即降低了硬鏈段的比例。軟段比例增加，強度下降，彈性增加，永久變形增加。

　　2. 異氰酸酯對TPU性能的影響

　　MDI的蒸氣壓低，毒性小，對稱性又好，制得的彈性體強度一般比TDI基彈性體高。結(jié)構(gòu)對稱的PPDI及環(huán)已烷-l,4-二異氰酸酯(CHDI)合成的彈性體具有較高的機械強度和耐熱性。NDI基聚氨酯彈性體具有較高的耐疲勞性能，特別是機械性能、動態(tài)性能、永久變形性能及耐油性能極優(yōu)，用于特殊汽車部件等場合。IPDI、HDI制得的彈性體具有不黃變的特點，可用于某些耐黃變彈性體。

　　3.擴鏈劑及交聯(lián)劑

　　用于TPU的擴鏈劑比較多，通常分為二元胺和二元醇兩類。在實際工作中，可以使用不同品種的交聯(lián)劑及用量，調(diào)節(jié)反應(yīng)物的粘度增長等工藝參數(shù)，使之適應(yīng)加工工藝的要求。擴鏈劑的主要作用是調(diào)節(jié)產(chǎn)品的相關(guān)性能，它們不僅參與反應(yīng)，具擴鏈和交聯(lián)作用，調(diào)節(jié)泡沫體結(jié)構(gòu)和開孔率，提高產(chǎn)品的回彈性、剛性和力學(xué)性能，同時，它還能降低原料組分粘度，改善原料各組分的相容性。

　　TPU配方設(shè)計

　　TPU配方設(shè)計是一個相當復(fù)雜的過程，根據(jù)要求的性能選定主要原料的種類后，還需要考慮原料的相關(guān)參數(shù)，如：二元異氰酸酯的純度；聚合物多元醇的純度、酸值、羥值和水分的含量；擴鏈劑的純度及其水分的含量等因素。在此基礎(chǔ)上確定R值和硬段含量（Ch)，最終確定其生產(chǎn)配方。

　　1.原料基本參數(shù)的確定

　　在配方設(shè)計的過程中需要確定原料的參數(shù)有：大分子二元醇的分子量、二元異氰酸酯和小分子擴鏈劑的純度等。其中大分子醇的羥值可以通過鄰苯二甲酸酐酰化法或乙?；y定，酸值可以通過KOH滴定法測定；異氰酸酯純度可以用二正丁胺加成-鹽酸反滴定的方法來測定；大分子醇和小分子擴鏈劑水份的測定可以用費歇爾試劑來滴定。1mol水消耗1mol的二異氰酸酯，所以對擴鏈劑和大分子醇中的水分要嚴格控制，要提前對原料進行脫水處理，要求水份含量約0.03%-0.05%。

　　2. TPU基本參數(shù)的確定

　　TPU原料的基本參數(shù)確定后，最重要的是TPU基本配方的-NCO/OH(R)值和硬段含量（Ch)硬段含量是指硬段在TPU中的質(zhì)量百分含量，是TPU配方設(shè)計的另一個重要的參數(shù)。硬段含量低、質(zhì)量較?。ㄈ?0%）或者當硬段含量較高但低于約40%時，TPU具有良好的低溫性能、伸長率以及彈性，但強度、模量、耐磨性與耐熱性能較差。

　　當硬段含量大約在40-60%時，TPU表現(xiàn)出良好的綜合性能，伸長率、彈性、強度、模量、耐磨性以及低溫性能都比較好。當硬段含量大于60%時，TPU具有良好的機械強度、較高的模量與耐磨性能、較好的耐熱性，但低溫性能、伸長率以及彈性則較差。

　　在TPU中，一般情況下R控制在0.95～1.05，大多數(shù)在0.98～1.02之間。當R＜1時，TPU為純線性結(jié)構(gòu)，是熱塑型產(chǎn)品；R＞1時，除生產(chǎn)線性TPU外，還有部分支化甚至交聯(lián)結(jié)構(gòu)，為半熱塑型產(chǎn)品。純線性結(jié)構(gòu)的TPU可熔可溶，既可以熔融加工如擠出、壓延、注塑、吹塑，也可以溶液加工如制成涂料、膠粘劑、漿料等。而半熱塑型TPU則可熔，但不全溶，只能熔融加工，不能溶液加工。

　　TPU配方實施

　　理論配方在實際操作中會出現(xiàn)一定偏差，微小的偏差會對最終結(jié)果又很大的影響，所以要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。擴鏈劑、大分子二醇和異氰酸酯的純度，擴鏈劑、大分子二醇水份含量，大分子二醇的分子量等對配方有較大的影響，在實際操作過程要嚴格測定相應(yīng)的參數(shù)，進行適當?shù)呐浞秸{(diào)整。另外，生產(chǎn)研究過程中的計量要嚴格按照相應(yīng)的規(guī)章來執(zhí)行，盡量避免誤差。

來源：UTPE彈性體門戶

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