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塑性聚氨酯弹性体（TPU）母料的生产工艺及设备

一、概况：

TPU是加热可塑化，溶剂可溶解的聚氨酯弹性体。与MPU（混炼型聚氨酯弹性体）和

CPU（浇注型聚氨酯弹性体）比较，化学结构上没有或少有化学交联，分子基本上是

线性的，而存在一定的物理交联。它具有高模量、高强度、高伸长和高弹性。优良的

耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。可用一般塑料加工方法生产各种制品，废料可回

收利用，可广泛使用助剂与填料，以改善某些物理性能、加工性能或降低成本。

TPU按软段结构可分为聚酯型、聚醚型等。聚酯型因含有内聚能较高的酯基，产品的

机械性能较高，成本适中，但耐水性能较差。而聚醚型由于它无酯基并在分子中含有

可自由放置的醚键，而表现出较好的低温柔顺性和耐水解性，但机械强度和耐热性较

差。聚己内酯型介于聚酯和聚醚之间，综合性能较好，但价格较高。

二、聚酯型热塑性聚氨酯弹性体

1、原料：

（1）高分子二醇：聚酯多元醇（PES）

PEA（聚己二酸乙二醇酯）M=2000，羟值55±3mgKOH/g

PDA（聚己二酸乙二醇内二醇酯）M=2000，羟值56±2.5mgKOH/g

PBA（聚己二酸乙二醇丁二醇酯）M=2000，羟值56±2.5mgKOH/g

（2）二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）（芳香族）

纯MDI在常温下为白色或微黄色固体，加热时有刺激性臭味，熔点≥38℃，沸点

194~199℃/5mmHg，密度：1.19。

分子式及分子量：C15H10N2O2；250

（3）扩链剂（低分子二醇）：

1，4丁二醇（BDO）（脂肪开链二醇）

为无色油状液体，极易吸水，相对分子量M=90.1、密度1.02，沸点：229.5℃，熔点

20.1℃

2、配方：

PES（MW2000，二官能度）1克分子

MDI3克分子

BDO2克分子

异氰酸酯指数R=（NCO/OH）=0.97~1.03

性能：密度1.2硬度（邵A）70-95

拉伸强度MP35-40300%模量MPa3-18

伸长率%450-700撕裂强度MPa4-12

磨耗（克损失）0.0025~0.15脆化温度-17~-30℃

3、生产工艺：

将高分子聚酯二醇（PES）熔化后加入A料罐，加热到要求料温（100~120℃）后在低

速搅拌下真空脱水2~3h，使之含水量＜0.05%，解除真空通氮气后备用；

将MDI熔化后加入B料罐，加热到要求温度（60~70℃）后在低速搅拌下真空脱气

0.5~1h，使之达到要求后，解除真空并通氮气后备用；

将低分子二醇（BDO）加入C料罐加热到要求温度（30~50℃）后在低速搅拌下真空

脱水0.5~1h，使之含水量达到要求后，解除真空并通氮气后备用。

为了给浇注机各计量泵的连续供料，每个组份均设有相同规格两套料罐，以便作到一

个真空脱水，另一个给计量泵供料。

各组原液按配方要求通过计量泵的精确计量输到浇注头，在高速搅拌下进行均匀初混

合后，输至双螺反应挤出机使其进一步混合均匀和化学反应，再进行切粒和筛分等。

4、工艺过程（采用双螺杆连续化工艺）

（1）原料处理：使原料熔化，达到要求温度和脱气，为了作到连续生产，设备两组贮

罐，以便分别进行脱气和供料。

（2）TPU浇注机：对各组份进行连续精确计量和初混合。

（3）双螺杆反应挤出机：物料的进一步混合和化学反应及输送。（双轴同向旋转、完

全啮合，具有自清洁作用）、

具有下列特点：

①在高温高压下进行反应（温度140~250℃，压力4~7MPa）可确保副反应降到最低

限度，高压可抑制带有气体的分解反应。

②使低分子量齐聚物（~1500g/mol）的质量分数降到最低（~0.36%）

③相对运动的两螺杆间应有较高的剪切速度梯度（＞2000S-1）使物料良好混合，均

质完全，使其反应均匀，不会出现局部凝胶。捏合次数可达7~15次/S。

④要求料筒各段温度控制必须均匀而准确，并备快速加热和冷却功能，应具有良好的

传热效率。各段控温参数举例：

一段温控80~180℃六段温控150~210℃

二段温控100~200℃七段温控140~200℃

三段温控150~210℃八段温控100~19