TPU材料
TPU材料是Thermoplastic Urethane的简称，中文名称为热塑性聚氨酯弹性体。TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇（扩链剂）共同反应聚合而成的高分子材料1。
TPU材料的分子结构是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）和扩链剂反应得到的刚性嵌段以及二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯分子和大分子多元醇反应得到的柔性链段交替构成的1。TPU材料的主要分为聚酯型和聚醚型，其硬度范围很宽（60HA-85HD），并且拥有高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性。所以TPU材料被广泛的应用于日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域2。
基本信息
- 外文名
Thermoplastic Urethane
- 性质
高分子材料
- 用途
汽车部件等
- 特性
高张力、高拉力、强韧和耐老化
- 加工方 式分类
注塑级、挤出级、吹塑级等
- 颜色
透明、半透明、透明黄底、本色
- 名称
TPU材料
配置结构
链段结构
TPU是一种(AB)n型嵌段线性聚合物， 由柔性软段和刚性硬段构成。不同链段结构的TPU具有不同的性能， 而链段结构的类型主要由原料种类决定。分子结构中引入侧基会降低大分子间的取向结晶性， 从而导致力学性能下降、溶胀性能变差； 而一定的化学交联可以提高弹性体的定伸应力和耐溶剂性能，降低永久形变。
硬段含量
硬段含量是指硬段在中的质量百分数，是配方设计中一个重要参数。硬段含量直接影响的氢键、微相分离程度以及结晶性能， 是决定其形态的主要因素。一般来讲， 随着硬段含量的增加，TPU的硬度、模量以及撕裂强度等增加， 而扯断伸长率下降。
异氰酸酯指数
由于TPU的合成机理是在官能团之间进行的逐步加聚反应， 所以异氰酸酯指数r0（二异氰酸酯与低聚物二醇的摩尔比） 直接影响分子量的大小。r0≤1时，TPU分子量随着r0的增大而增大，当r0=1时，分子量达到最大， 再继续增加r0值，分子量又开始下降。r0在0.95~1之间时，TPU模量、拉伸强度、撕裂强度等随着r0的增加而增加。
分子量及分子量分布
TPU分子量对其力学性能有明显影响， 随着TPU分子量的增加， 拉伸强度、模量及耐磨性等都增加， 当分子量达到一定程度时这些性能趋于平稳。TPU撕裂强度和耐曲挠性能随着分子量的增大而降低，一方面TPU物理交联使其自由体积减小； 另一方面，TPU分子链的高度缠结和物理交联的增加降低了他们的内部流动性， 受到外力作用时， 分子链重排不易实现而无法有效减轻施加的应力。低分子量组分的比例大时，对弹性体的耐热性能和力学性能极为有害， 而过高分子量组分的比例太大时会对加工成型带来不便。因此对于不同用途的TPU应根据其具体加工要求来调节合适的分子量及分子量分布。
原料纯度
TPU常用的扩链剂1,4-丁二醇（BDO），极易吸水， 其纯度及水分含量直接影响到实际生产的值， 对最终产品的分子量影响很大。MDI易自聚，若保存不好易生成二聚体。聚合多元醇的水分含量、酸值、羟值等因批次不同而存在差异， 较大程度上影响了TPU性能的稳定性。原料中含有的水分和游离的羧基，一方面与MDI反应， 消耗了部分MDI造成配方设计的不准确；另一方面，反应生成的气泡起到塑化的作用，最终降低了产品的性能。因此用于合成TPU的原料在使用之前都需要严格脱水。
功能用途
主要用途
汽车部件
球型联轴节；防尘盖；踏板刹车器；门锁撞针；衬套
板簧衬套；轴承；防震部件；内外装饰件；防滑链等
机械·工业用部件
各种齿轮；密封件；防震部件；取模针；衬套；轴承