TPU材料的发展历程.doc

TPU材料的发展历程 TPU中文名称热塑性聚氨酯弹性体，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化合物。TPU可加热塑化，化学结构上没有或很少交联，其分子基本是线性的，然而却存在一定的物理交联，主要有聚酯型和聚醚型之分，是一种新型的有机高分子化合物材料。它硬度范围宽（60HA-85HD）、耐磨、耐油，透明，弹性好，是一种各项性能优异，可以代替橡胶，软性聚氯乙烯材料优异的物理性能，例如耐磨性回弹力都好过普通聚氨酯PVC，耐老化性好过橡胶，可以说是替代PVC和PU的最理想的材料。被国际上称为新型聚合物材料。 TPU材料的合成反应比较复杂，但是合成TPU的最基本反应是由多元醇和异氰酸酯反应生成氨酯基。由含有氨酯基的结构链段为重复单元，再加上长链多元醇和短链多元醇组合成硬段软段相间的分子链结构，就是TPU的基本结构。大分子多元醇与异氰酸酯连接形成长分子链，因为分子链较长，表现为柔性，就成了整个分子链中的软段结构。短链二元醇和异氰酸酯连接成短链结构，同理，也就成了分子链中的硬段结构。这样硬软相间的特殊结构赋予了TPU既有弹性又有不错的机械性能且可热塑加工的特殊性能。由此可知，对于不同的大分子多元醇，扩链剂和多异氰酸的选择可制取出品种繁多性能各异的TPU产品。 现有的TPU材料的生产、改进的方向多是原料、配比的差异、或者是一些辅料的添加差异。目前生产普通TPU材料最佳的方法是一步法用双螺杆挤压机生产。用一步法制得的TPU，基本上是属于一种嵌段线性聚合物。其工艺步骤是由原料预备、计量输送、混合反应、挤出造粒四个部分组成。这种方法的优点就是原料配比计量精确、混合均匀、反应温度均一及物料在机内停留时间均匀等。在生产过程中，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要严格控制把关的。同时，根据需要，通过配方的调整，就可以得到需要物性的TPU。 现在对原有TPU技术的改良主要考虑是TPU材料的物理机械性能、各项耐性、环保和节省成本上面。TPU材料的物理机械性能和原材料的质量、配比有着直接的联系，原料在进行高温熔融之前，要保证原材料的纯度、温度、干燥度、混合度均匀、比例、合成的硬软段含量，这些对生产的机械设计要求很高。除此之外，各种助剂的添加，也是改进TPU材料性能的重要技术手段。催化剂的选择对TPU材料的性能影响巨大，选用的催化剂种类不同，加入的量不同，加入时间、温度不同，已经被证明了对TPU的性能影响是巨大的。还各种其他的填充剂，也会对TPU的性能造成巨大的影响。随着TPU生产技术的不断发展，市场对TPU产品的成本控制、外型方面要求会越来越高，对性能的要求也会越来越高，这也使TPU生产技术不断发展。 TPU生产技术的发展，生产技术的成熟，TPU性能的不断完善，使之在不同的领域等到了应用。而后，由于PVC等聚氯乙烯聚合物被欧盟等发达国家禁止使用，TPU作为性能优良，环保无污染的替代品，得到了更大的应用市场。 TPU材料的应用几乎渗透到了各个工业领域，如建筑、汽车制造、防震缓冲材料、铺装材料、制革、医疗卫生等，而且还有许多潜在的领域有待开发。 TPU材料主要有以下几方面的应用： 薄膜与片材 聚氨酯薄膜主要采用挤压、压延和吹塑等工艺来制备，厚度从几微米到几毫米，并且可以通过加入颜料制得各种颜色的产品。由于聚氨酯分子结构的特点，人们可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例，改变其弹性、硬度和亲水性，因此聚氨酯薄膜同聚氨酯弹性体一样具有卓越的高张力、高拉力、强韧性和耐老化性能，同时又具有优异的生物和血液相容性以及耐化学药品性，广泛应用与医疗卫生、高档纺织面料、工业等多个领域。 聚醚型TPU还可以用来生产防水透湿透气薄膜，具有环保、透气、防水等功能。TPU薄膜厚度有从几微米到几毫米，有高、中、低透湿膜，广泛应用于包装、服装贴合、肩带和鞋材等各种领域。如运动鞋、登山鞋、雪鞋、高尔夫球鞋、溜冰鞋等鞋类的面料和内里材料，TPU薄膜的透气透湿性及低温柔韧性，可以赋予鞋类其他材料无法比拟的舒适感。 医疗卫生领域主要使用热塑性聚氨酯薄膜，如手术衣、医疗手套、医疗用褥垫、冰袋、绷带、血浆带、避孕套、伤口敷药、人工器官等方面。防水透气的聚氨酯医用手套能提供优良水蒸气渗透性、防菌性和舒适性。传统伤口敷料具有很多缺点，而采用聚氨酯微孔及亲水膜可以使伤口敷料有良好透气、吸收功能，聚氨酯的良好生物相容性也可用作经皮肤给药敷料，既能有效阻隔药物中活性组分不必要的扩散，又可以保证活性成分按一定速率作用于皮肤，目前国外已经在大良使用了，预计我们以后会有巨大的市场。 聚氨酯薄膜具有光学透明、手感柔软、高伸展性、耐久易加工和防水透气性，作为高档或者特殊纺织