TPU的改性探讨.doc

TPU的改性探讨 本文简单介绍了热塑性聚氨酯弹性体（TPU）的合成、加工及应用。通过对其结构和性能的分析，针对其存在的弱点，提出改进的方法并加以阐述。关键词：热塑性聚氨酯弹性体，合成，应用，熔融流动性，加工性，耐候性。热塑性聚氨酯弹性体（简称TPU）像浇注型聚氨酯（液体）和混炼型聚氨酯（固体）一样，具有高模量、高强度、高伸长率和高弹性以及优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能等?。其与混炼型和浇注型聚氨酯弹性体相比，化学结构上没有或很少有化学交联，其分子基本上是线性的，分子中含有较多的强极性基团（如酯基、醚基、氨基甲酸酯基、脲基、缩二脲?基及脲基甲酸酯基等），这些基团分子间存在着强的作用力和氢键形成物理交联。所谓物理交联是指在线性聚氨酯分子链之间，存在着遇热或溶剂呈可逆性的“连接点”，即 对热和溶剂具有可塑性和可溶解性，它不是化学交联，但起着化学交联的作用。因此，称其为热塑性聚氨酯。物理交联理论是1958年由Schollenberger C.S.　首先提出的。也正是由于这种物理交联的作用，聚氨酯形成了多相形态结构，聚氨酯的氢键对其形态起了强化作用，并使其耐受更高的温度。众所周知，TPU同其它的高分子材料一样，市场和应用领域不断扩大，发展迅速。但由于其存在着如加工温度范围窄，成型加工困难（特别是挤出成型制品），价格较高，耐热性和?耐候性较差等缺陷，在一些方面又限制了它的发展。本文对其改性方法进行一些探讨。一TPU的分类[1]TPU可按不同方法进行分类。按软段结构可分为聚酯型TPU、聚醚型TPU和聚丁二烯型TPU，它们分别含有酯基、醚基或丁烯基；按所用的异氰酸酯结构可分为黄变型（MD?I、TODI、NDI、PPDI等）和不黄变型（HDI、H12MDI等），按硬段结构分为氨酯型和氨酯脲型，它们分别由二醇扩链或二胺扩链获得。按有无交联可分为全热塑性和半热塑性。前者是纯线性结构，无交联键；后者含有少量脲基甲酸酯等交联键。按合成工艺分为本体聚合和溶液聚合，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进行反应一定时间，再加入扩链剂生产TPU；?一步法是将大分子二醇、二异氰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，最后加入扩链剂生产TPU。二TPU的结构分析、性能特点及加工应用TPU大分子链由极性的氨酯或聚脲链段（硬段）和脂肪族聚酯或聚醚链段（软段）交替构成。这种软、硬段间的不相容性及聚氨酯分子的高极性使分子间相互作用形成结晶区，并产?生微相分离。这种结晶区起类似填料粒子的作用，不仅使其在常温下具有高的弹性。而且对其物理机械性能起补强作用。因此TPU同其它的高分子材料一样，性能与其分子量、分子?间作用力（氢键和范德华力）、链段的韧性、结晶倾向、支化和交联、以及取代基的位置、极性和体积大小等因素有着密切的关系。根据制品的使用环境而考虑TPU的耐热性、耐水性、耐天候老化性、耐低温性能以及加工性能。可通过添加某些助剂和填充剂如反应调节剂、抗氧剂、抗水解稳定剂、紫外光吸收剂?、润滑剂及云母粉、玻璃纤维等以提高胶料的使用性能，也可与其它热塑性高聚物（如聚氯乙烯、聚丙烯-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS树脂）、丁腈橡胶等极性的热塑性塑料和橡胶等）共混来改善其性能，从而满足不同的应用要求。TPU的基本特性：1、机械强度高，耐油性良好。2、耐磨耗性特别好。3、耐化学品性优。4、加工成型性较差。5、成本较高TPU的加工主要采用注射成型和挤出成型，注射模制通常采用聚乙烯、软聚乙烯的注射成型机来完成，注射条件主要与原料品种、制品的形状和注射成型机的种类有关。也可配制成?胶的溶液，用于成膜、涂布、喷涂、浸渍等。由于TPU性能优良，应用范围广泛。耐磨性能优异，可用于制鞋底、传动带、输送带、耐磨材料等。耐油性好而用于制造油封、密封圈垫等。以及工业用品、体育用品、汽车部件和?涂料的制造等等。三TPU的熔融流动性的改善注射成型的TPU在加工过程中主要承受剪切力的作用。在加工过程中首先是在一定温度下使其熔融，并在一定的压力下注射入模具中，快速冷却定型。适于挤出成型的TPU，对加工性能的要求与注射成型的TPU完全不同。它们只需要经受小得多的剪切力而形成完全均匀的熔体，使制得的产品（特别是吹塑薄膜和挤出软管）表面?均匀无缺陷。由于TPU的熔融范围较窄，熔体粘度较高，流动性较差这就要求所合成TPU的粘度和形态必须恒定。决定TPU成型性的重要因素是聚合物的流动性，影响TPU流动性的因素很多，玻璃化转变温度（Tg）、熔融温度（Tm）、分子量和结晶性等尤为重要，改善TPU的流动性应?从这些方面考虑，采取的主要方法有以下几种。1． 加催化剂【2】【3】