热塑性聚氨酯弹性体TPU应用分析1111.docVIP

热塑性聚氨酯弹性体的应用浅谈 　　热塑性聚氨酯弹性体（简称TPU），以其优异的性能和广泛的应用，已成为重要的聚氨酯材料之一。近年来约以10%速度逐年增长，2000年全球TPU总产量约为14万~15万t。我国2000年TPU产量估计为0.4万t左右。由于聚氨酯原料多元醇及异氰酸酯品种较多，不同相对分子质量及分子结构的软、硬段结合，所得的TPU的种类及性能各不相同。TPU兼有塑料加工工艺性能和橡胶的物理机械性能，其耐磨、耐油、耐低温、耐辐射性能尤为优良，使其应用广泛。我国由沈阳化工学院设计的年产1000t的TPU生产线在辽宁省锦州天工实业公司已试车成功，并即将投入生产，产品性能经过测试已达国际水平。　　山东烟台华大公司和天津尧舜聚氨酯制品有限公司从国外引进的TPU生产装置，目前按各自的销售渠道在正常运转。近年来，由于原料生产装置和设备的大量引进，更会促使我国TPU生产的发展。　　　　1． TPU的合成　　　　TPU合成方法可分为一步法及预聚法，由于反应条件不同，聚合物的性能出现较大的差异。其中最佳的方法是一步法用双螺杆挤出机生产TPU。对于一步法制得的TPU，基本上是属于一种嵌段线型聚合物，基本反应式为：　　2nOCN-R-NCO+nHO-R-OH+nHO-R-OH→∈CONH-R-NHCOO-R-O-CONH-R-NHCOO-R-On　　采用双螺杆挤出机连续合成TPU，其工艺步骤是由原料准备、计量输送、混合反应、挤出造粒四个部分组成。该工艺具有原料配比计量精确、混合均匀、反应温度均一及物料在机内停留时间均匀等特点。但工艺流程中，对原料水分的控制、计量的精度、输送、温度分布以及切粒技术都不可忽视1。根据需要，通过配方的调整，可设计出具有合适性能指标的TPU产品。TPU的合成是一个系统工程，掌握好各项要素，就可以取得满意的效果。TPU合成工艺研究动向，应着重在改善其物理机械性能及耐热性能。　　　　2．TPU的应用开发　　　　TPU由于性能优异，深受人们的青眯，它的应用几乎渗透到各个工业领域，如建筑、汽车制造、防震缓冲材料、铺装材料、制革等领域，而且还有很多潜在领域有待开拓。　　2.1．在纺织工业上的应用　　TPU在纺织上的应用，主要是采用熔融法纺氨纶，国内也开展了这方面的工作2~6。目前，世界上氨纶生产大部分是以干法为主，美国杜邦公司的氨纶产量占世界氨纶产量的一半以上。采用干法纺丝生产的氨纶性能优良，但投资过高（年产500 t的工厂约需投资2亿元人民币），投资回收期长，生产成本也较高，并且存在污染环境问题，危害人体健康。而熔纺法生产氨纶具有投资较少、成本低、对环境无污染等优势，并可利用现有其它纤维的熔纺设备，并无需作大改动和更新设备就可生产中等品质的氨纶，具有较好的经济效益。我国在此领域的开发与研究均有报道，工业性氨纶试纺亦取得很好的效果。熔纺氨纶与干法氨纶性能差异正在缩小。熔纺法将成为氨纶的主要生产方法之一。　　目前，熔纺氨纶的伸长率已达干法水平，其拉伸强度则明显高于干法氨纶，由于干法氨纶比熔纺氨纶有较好的微相分离程度和硬段区稳定性，决定了熔纺氨纶在弹性恢复率上存在差距。因此，如果经化学交联处理后，纤维的回弹性可以得到明显的改善。熔纺氨纶工艺大致在一步法、二步法、封端法和直接法四个方面有报道2,3,7。　　有人曾用熔纺一步法，优化配方，在未加任何添加剂的情况下，制得的氨纶纤维拉伸强度1.3 cN/dtex，断裂伸长率729.1%。我国深圳新纶公司采用二步法制成的氨纶纤维拉伸强度1.6 cN/dtex、断裂伸长率600%，300%定伸恢复率97%。尽管如此，我国对熔纺法氨纶的研究，还很不够系统和深入。随着对纺丝过程中，微相分离结构的形成机理、动力学及纺丝成型性能方面的深入研究，会进一步完善熔纺工艺，从而制造出性能优异的氨纶，这对于我国熔纺氨纶工业的发展将起到很大的促进作用。　　氨纶新品种开发领域着重在原丝新品种上，例如在耐氯、耐水解、耐热、耐潮、耐霉菌以及阻燃方面。在加工方面，氨纶可与尼龙等纤维进行包复或包缠，其染色性、机械强度及耐磨性均优良。用氨纶作芯丝，外面用蚕丝进行螺旋式包缠，可以提高真丝产品档次，增加我国丝绸产品在国际市场上的竞争力。采用纯棉纱和氨纶加工成包芯纱，经过整染加工后，布面经向具有弹性，所开发的高弹牛仔布及灯芯绒也深受消费者喜爱。　　2.2．汽车保险杠　　　　 表1 TPU和PP-EPDM材质的保险杠性能比较 材质 TPU PP-EPDM 拉伸强度/MPa 55~60 18~28 变曲模量/MPa 3000~3100 600 Izod冲击强度/J.m-1 1000~1200 600 热变形温度/℃ 90~95 85 密度/g.cm-3 0.90~0.92 0.