弹性体是指玻璃化转变温度低于室温,断裂伸长率>50%,外力撤销后复原性比较好的高分子材料。玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性体中断裂伸长率较大(>200%),100%定伸应力较小,弹性较好的可称为橡胶。弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一类。从分子结构看,聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段,以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段,硬段和软段交替排列,形成重复结构单元。除含有氨酯基团外聚氨酯分子内及分子间可形成氢键,软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和韧性,以“耐磨橡胶”著称。
yd77699云顶国际 聚氨酯弹性体按照制品的成型工艺大致可分为三类,即浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和混炼型聚氨酯弹性体(MPU)。与通用的塑料与橡胶材料相比,TPU具有硬层度范围广、力学性能突出、耐高/低温性能优异、加工性能好、环保性能优良、可塑性强、可设计性强、透明性好等优异特性,其既有橡胶材料的高弹性,又有工程塑料的高强度。以其优异的性能和广泛的应用,已成为重要的热塑性弹性体材料之一。与CPU和MPU相比较,TPU的分子链基本上是线型的,在化学结构上没有或很少有化学交联。线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联,氢键对TPU形态起强化作用,从而赋予其许多优良的性能,如高模量、高强度、优良的耐磨性、耐化学品、耐水解、耐高低温和耐霉菌。
TPU按软段结构可分为聚酯型、聚醚型和丁二烯型,它们分别含有酯基、醚基或丁烯基。按硬段结构分为氨酯型和氨酯脲型,它们分别由二醇扩链剂或二胺扩链剂获得。普遍常见的划分是分为聚酯型和聚醚型。
TPU按合成工艺的不同,主要分为本体聚合和溶液聚合两种。在本体聚合中,又可按有无预反应分为预聚法和一步法。预聚法是将二异氰酸酯与大分子二醇先行反应一定时间,再加入扩链生产TPU;一步法是将大分子二醇、二异酸酯和扩链剂同时混合反应成TPU。溶液聚合是将二异氰酸酯先溶于溶剂中,再加入大分子二醇令其反应一定时间,最后加入扩链剂生成TPU。
合成出来的TPU粒子需要进行各种各样的加工才能形成最终的制品,TPU的加工主要采用熔融法和溶液法。熔融加工是用塑料工业常用的工艺,如混炼、压延、挤出、吹塑和模塑(包括注射、压缩、传递和离心等);溶液加工是粒料溶于溶剂或直接在溶剂中聚合而制成溶液再进行涂覆、纺丝等。TPU制成最终产品,一般不需要进行硫化交联反应,可以缩短生产周期,废弃物料能够回收重新加以利用。
yd77699云顶国际 为了降低产品成本和获得额外性能,TPU常做为增韧剂可用于增韧多种热塑性塑料及改性橡胶材料。由于聚氨酯是一种高极性聚合物,故能与极性的树脂或橡胶相容,如与氯化聚乙烯(CPE)并用可制作医用产品;与ABS共混可代替工程热塑性塑料使用;与聚碳酸酯(PC)并用,有耐油、耐燃油、抗冲击等性能,可用来制作汽车本体;与聚酯并用可提高其坚韧性能;另外能与聚氯乙烯、聚甲醛(POM)或聚偏氯乙烯良好相容;聚酯聚氨酯可与15%丁腈橡胶或与40%丁腈胶/聚氯乙烯共混胶良好相容;聚醚聚氨酯也能与40%丁腈胶/聚氯乙烯共混胶良好相容;另还可与丙烯腈一苯乙烯(SAN)共聚物共容;与反应性聚硅氧烷能形成互穿网络(IPN)结构等。
作为性能优良的弹性体,TPU的下游产品应用非常广泛,在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用,如鞋材、软管、线缆、医疗器械、汽车等交通工具等。其中抗黄变剂GSYPU®6019在TPU鞋材产品配方中具有广泛的应用,可以有效提升TPU鞋材的耐黄变性能
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