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史上最全面各種類塑膠原料物性應(yīng)用知識6
聚氨酯熱塑性彈性體（聚氨酯 TPEs）
熱塑性聚氨酯彈性體就其價格和性能而言，在TPE系列中占有較大的優(yōu)勢。熱塑性聚氨酯（TPUS）具有很寬廣的韌性，其一般應(yīng)用越來越廣泛。它們即使在低溫條件下有較高的柔性，并具有很高的耐磨性能。這些彈性體還有很好的粘著特性。
TPUS在通用的擠塑和注塑成型設(shè)備上很容易進(jìn)行加工，它們的用途也極為廣泛。其分子結(jié)構(gòu)是由許多個酯和醚組成的，使得性能產(chǎn)生很大的變化。TPUS很容易混配，并常與其它相容的高聚物如PVC共混，生成“超級共混物”。
這種性能上的多變性也帶來了它們更多的商業(yè)應(yīng)用，主要如汽車、電纜、導(dǎo)線和薄膜等。TPUS現(xiàn)在的消耗量約計為6 500萬磅／年， 1990年年增長率為 5～7％。
化學(xué)
象苯乙烯共聚物一樣，TPUS也是嵌段共聚物，并具有軟硬交替的區(qū)域（或相）。這些鏈段的比率也就確定了高聚物的性能特征（如硬度）。然而聚氨酯又不象聚苯乙烯那樣，是由加成聚合形成的單體鏈節(jié)的簡單重復(fù)，而是縮聚反應(yīng)形成的橋式結(jié)構(gòu)。
許多材料都可被加到聚氨酯橋（骨架）的任一邊，使得性能發(fā)生很大的變化。TPUS的性能就可從非常軟到很堅(jiān)硬，或從很柔軟到具有很高的剛性，或從可吸收水的親水型到憎水型。
TPUS分為兩種主要類型即酯型和醚型。
酯型TPUS 通常它是兩種類型中較堅(jiān)韌的一種，接觸水時會發(fā)生水解和降解。
醚型TPUS 不會發(fā)生水解和生物降解，即使長時間暴露或直接埋置。但它沒有酯類TPUS那樣堅(jiān)硬，耐化學(xué)試劑和油的性能較差。
兩種類型的材料都有點(diǎn)吸濕的趨向，加工前應(yīng)進(jìn)行于燥。（有些學(xué)者把基于聚己內(nèi)酯列作第三種類型的TPU，這種材料是一種酯類，但它比其它酯類材料有更好的耐水解性能，其它的性能介于醚型和酯型材料之間。而聚己內(nèi)酯是通過一個不同于縮聚反應(yīng)的過程制備的）。
性質(zhì)
TPUS性能變化范圍為：抗張強(qiáng)度28．3至62MPa，酯型較高，醚型較低；300％定伸模數(shù)為7．6至33 SMPa；伸長率為 225至 570％；密度為1．14至1．20，醚型較低。普通的TPUS的使用溫度為一60至250°F，但在聚氨酯主鏈上加進(jìn)異氰豚酸酯，就可把它的最高使用溫度提高到300°F。硬度可從邵氏A70到邵氏D80，配制的TPU的硬度可大大低于邵氏A70，但它的粘度較大難于為加工進(jìn)行造粒，甚至很容易粘在一起。
TPUS具有優(yōu)良的粘著特性，可用作玻璃纖維層壓塑料的粘合劑。以溶劑型或干膜式粘合劑，用于田徑鞋和網(wǎng)球鞋，它們可在鞋面和TPU鞋底的上下之間自然粘合，不需要進(jìn)行縫合。這種粘合工序通常在加工過程中需用模內(nèi)脫模劑。
酯型和醚型的每一種類型材料又可分為芳香族類和脂肪族類兩個分類。脂肪族類耐紫外線性能較好，但價格較貴。添加穩(wěn)定劑和吸收劑也能使芳香族類的光氧化過程延遲，但達(dá)不到脂肪族類同樣的程度。這兩種類型的材料都有很好的耐油性能。
加工
象同類型其它材料一樣，TPU可用通用的加工方法進(jìn)行加工，并可與熱塑性的橡膠、PVC混配料、ABS、尼龍、SAN等共混。它本身也很容易層壓、燙印、熱封和粘合，不需專門打底漆就可以涂漆。
TPUS的加工是否成功主要取決于材料的干燥程度，最好用粉粒脫濕料斗干燥器，但樹脂也可在料盤分散2英寸厚，在175～200°F烘箱干燥1?2小時，但樹脂在干燥溫度下暴露的時間不要超過4小時。如果樹脂在料斗中過夜，溫度應(yīng)低于125?150°F。
未涂漆的回用料可與10?25％的新料混合使用，儲存的回用料也必須重新干燥。對于擠塑和注塑來說通用的螺桿UD比為24：1或略高一些，壓縮比為2．5?3．1且較好。料筒溫度以340～440°F為好，模溫為60－140°F。TPUS在熔融時呈剪切敏性狀態(tài)，如果用高剪切螺桿會導(dǎo)致材料的降解，因?yàn)椴牧系恼扯群艽?，還會存在高熱和高孔壓的情況。
應(yīng)用
如前所述，TPU樹脂的多功能性以及通用的韌性、柔軟性和粘著性等，使之會有更多的商業(yè)用途。通常人們期望TPU制作的部件首先要有一定的橡膠性，其次是特別在低溫下有較好的耐磨能力和耐屈撓性。例如傳動聯(lián)軸節(jié)就必須有較高的抗張強(qiáng)度和韌性，同時要有較高的抗曲撓性和緩沖能力。
許多商業(yè)應(yīng)用是擠塑成型或注塑成型的產(chǎn)品。擠塑膜制品（吹塑和扁平模頭擠塑）占用了TPUS很大的產(chǎn)量，這些應(yīng)用包括了食品藥物管理局認(rèn)可的肉。家禽包裝材料等級及無溶劑型薄膜粘合劑等。新型的專門級別TPU有非常高的濕蒸汽傳遞速率，可用作無村薄膜或?qū)优_織物，制作手套，一次性醫(yī)用外衣，外科手術(shù)復(fù)蓋布，惡臭環(huán)境用的工作服等。芳香族醚型產(chǎn)品正被用于飲水的軟管和管道，經(jīng)美國聯(lián)邦藥典第六類準(zhǔn)許使用的有些材料可用于醫(yī)療器械和醫(yī)用導(dǎo)管，心臟植入管，充氣胃襯。其它型材的應(yīng)用有輸油管線的耐壓軟管和管道，共擠電纜護(hù)套及擋風(fēng)雨的型材。
另一種材料是以帆布或其它厚織物為基材，將TPU擠出涂布而成，被廣泛用于工業(yè)加工和食品加工使用的傳送帶，同時還可用來制作折疊式水槽和油箱。
注塑模件也占用了TPU的很大用量，突出的應(yīng)用為汽車零部件如檔泥板擴(kuò)張部分，填板、角板、護(hù)罩、儀表板、襯墊和其它產(chǎn)品如滑雪靴，工業(yè)輪胎，齒輪，女鞋跟。汽車車體部件不用底漆就可以噴漆或金屬化。但在汽車發(fā)動機(jī)罩下面的應(yīng)用卻受到了限制，因?yàn)樵摬糠菪枰透邷兀男缘钠芳壙蓾M足要求，并正在應(yīng)用。TPUS還逐漸與其它的高聚物生成塑料合金來提高使用性能，例如與PVC的共混物，當(dāng)TPU的摻入量達(dá)到 20％時，產(chǎn)品的性能就可提高40％，可用于集裝箱包裝材料，水床床墊，鞋底等；與SAN和PC的共混物，可增加產(chǎn)品硬度超過邵氏D80，還提高了模塑固化時間和脫模時間；與ABS的共混物改善了產(chǎn)品的屈撓性和耐磨性能。
商業(yè)信息
TPUS的定價與其他高性能的TPES相比，通常要高出約 2美元／磅，這很大程度上取決于種類、品級、添加劑等因素。
供貨商有兩種類型，大的原料生產(chǎn)商和較小的定制生產(chǎn)商，大的產(chǎn)品商以批量論價，但品級有限。較小的廠家可提供添加色料及其他添加劑的定制混配料，并能根據(jù)用戶的特殊要求如硬度，“磨砂”表面或象皮革和織物一樣的覆蓋材料提供產(chǎn)品。
聚氨酯熱塑性彈性體（聚氨酯 TPEs）
熱塑性聚氨酯彈性體就其價格和性能而言，在TPE系列中占有較大的優(yōu)勢。熱塑性聚氨酯（TPUS）具有很寬廣的韌性，其一般應(yīng)用越來越廣泛。它們即使在低溫條件下有較高的柔性，并具有很高的耐磨性能。這些彈性體還有很好的粘著特性。
TPUS在通用的擠塑和注塑成型設(shè)備上很容易進(jìn)行加工，它們的用途也極為廣泛。其分子結(jié)構(gòu)是由許多個酯和醚組成的，使得性能產(chǎn)生很大的變化。TPUS很容易混配，并常與其它相容的高聚物如PVC共混，生成“超級共混物”。
這種性能上的多變性也帶來了它們更多的商業(yè)應(yīng)用，主要如汽車、電纜、導(dǎo)線和薄膜等。TPUS現(xiàn)在的消耗量約計為6 500萬磅／年， 1990年年增長率為 5～7％。
化學(xué)
象苯乙烯共聚物一樣，TPUS也是嵌段共聚物，并具有軟硬交替的區(qū)域（或相）。這些鏈段的比率也就確定了高聚物的性能特征（如硬度）。然而聚氨酯又不象聚苯乙烯那樣，是由加成聚合形成的單體鏈節(jié)的簡單重復(fù)，而是縮聚反應(yīng)形成的橋式結(jié)構(gòu)。
許多材料都可被加到聚氨酯橋（骨架）的任一邊，使得性能發(fā)生很大的變化。TPUS的性能就可從非常軟到很堅(jiān)硬，或從很柔軟到具有很高的剛性，或從可吸收水的親水型到憎水型。
TPUS分為兩種主要類型即酯型和醚型。
酯型TPUS 通常它是兩種類型中較堅(jiān)韌的一種，接觸水時會發(fā)生水解和降解。
醚型TPUS 不會發(fā)生水解和生物降解，即使長時間暴露或直接埋置。但它沒有酯類TPUS那樣堅(jiān)硬，耐化學(xué)試劑和油的性能較差。
兩種類型的材料都有點(diǎn)吸濕的趨向，加工前應(yīng)進(jìn)行于燥。（有些學(xué)者把基于聚己內(nèi)酯列作第三種類型的TPU，這種材料是一種酯類，但它比其它酯類材料有更好的耐水解性能，其它的性能介于醚型和酯型材料之間。而聚己內(nèi)酯是通過一個不同于縮聚反應(yīng)的過程制備的）。
性質(zhì)
TPUS性能變化范圍為：抗張強(qiáng)度28．3至62MPa，酯型較高，醚型較低；300％定伸模數(shù)為7．6至33 SMPa；伸長率為 225至 570％；密度為1．14至1．20，醚型較低。普通的TPUS的使用溫度為一60至250°F，但在聚氨酯主鏈上加進(jìn)異氰豚酸酯，就可把它的最高使用溫度提高到300°F。硬度可從邵氏A70到邵氏D80，配制的TPU的硬度可大大低于邵氏A70，但它的粘度較大難于為加工進(jìn)行造粒，甚至很容易粘在一起。
TPUS具有優(yōu)良的粘著特性，可用作玻璃纖維層壓塑料的粘合劑。以溶劑型或干膜式粘合劑，用于田徑鞋和網(wǎng)球鞋，它們可在鞋面和TPU鞋底的上下之間自然粘合，不需要進(jìn)行縫合。這種粘合工序通常在加工過程中需用模內(nèi)脫模劑。
酯型和醚型的每一種類型材料又可分為芳香族類和脂肪族類兩個分類。脂肪族類耐紫外線性能較好，但價格較貴。添加穩(wěn)定劑和吸收劑也能使芳香族類的光氧化過程延遲，但達(dá)不到脂肪族類同樣的程度。這兩種類型的材料都有很好的耐油性能。
加工
象同類型其它材料一樣，TPU可用通用的加工方法進(jìn)行加工，并可與熱塑性的橡膠、PVC混配料、ABS、尼龍、SAN等共混。它本身也很容易層壓、燙印、熱封和粘合，不需專門打底漆就可以涂漆。
TPUS的加工是否成功主要取決于材料的干燥程度，最好用粉粒脫濕料斗干燥器，但樹脂也可在料盤分散2英寸厚，在175～200°F烘箱干燥1?2小時，但樹脂在干燥溫度下暴露的時間不要超過4小時。如果樹脂在料斗中過夜，溫度應(yīng)低于125?150°F。
未涂漆的回用料可與10?25％的新料混合使用，儲存的回用料也必須重新干燥。對于擠塑和注塑來說通用的螺桿UD比為24：1或略高一些，壓縮比為2．5?3．1且較好。料筒溫度以340～440°F為好，模溫為60－140°F。TPUS在熔融時呈剪切敏性狀態(tài)，如果用高剪切螺桿會導(dǎo)致材料的降解，因?yàn)椴牧系恼扯群艽螅€會存在高熱和高孔壓的情況。
應(yīng)用
如前所述，TPU樹脂的多功能性以及通用的韌性、柔軟性和粘著性等，使之會有更多的商業(yè)用途。通常人們期望TPU制作的部件首先要有一定的橡膠性，其次是特別在低溫下有較好的耐磨能力和耐屈撓性。例如傳動聯(lián)軸節(jié)就必須有較高的抗張強(qiáng)度和韌性，同時要有較高的抗曲撓性和緩沖能力。
許多商業(yè)應(yīng)用是擠塑成型或注塑成型的產(chǎn)品。擠塑膜制品（吹塑和扁平模頭擠塑）占用了TPUS很大的產(chǎn)量，這些應(yīng)用包括了食品藥物管理局認(rèn)可的肉。家禽包裝材料等級及無溶劑型薄膜粘合劑等。新型的專門級別TPU有非常高的濕蒸汽傳遞速率，可用作無村薄膜或?qū)优_織物，制作手套，一次性醫(yī)用外衣，外科手術(shù)復(fù)蓋布，惡臭環(huán)境用的工作服等。芳香族醚型產(chǎn)品正被用于飲水的軟管和管道，經(jīng)美國聯(lián)邦藥典第六類準(zhǔn)許使用的有些材料可用于醫(yī)療器械和醫(yī)用導(dǎo)管，心臟植入管，充氣胃襯。其它型材的應(yīng)用有輸油管線的耐壓軟管和管道，共擠電纜護(hù)套及擋風(fēng)雨的型材。
另一種材料是以帆布或其它厚織物為基材，將TPU擠出涂布而成，被廣泛用于工業(yè)加工和食品加工使用的傳送帶，同時還可用來制作折疊式水槽和油箱。
注塑模件也占用了TPU的很大用量，突出的應(yīng)用為汽車零部件如檔泥板擴(kuò)張部分，填板、角板、護(hù)罩、儀表板、襯墊和其它產(chǎn)品如滑雪靴，工業(yè)輪胎，齒輪，女鞋跟。汽車車體部件不用底漆就可以噴漆或金屬化。但在汽車發(fā)動機(jī)罩下面的應(yīng)用卻受到了限制，因?yàn)樵摬糠菪枰透邷兀男缘钠芳壙蓾M足要求，并正在應(yīng)用。TPUS還逐漸與其它的高聚物生成塑料合金來提高使用性能，例如與PVC的共混物，當(dāng)TPU的摻入量達(dá)到 20％時，產(chǎn)品的性能就可提高40％，可用于集裝箱包裝材料，水床床墊，鞋底等；與SAN和PC的共混物，可增加產(chǎn)品硬度超過邵氏D80，還提高了模塑固化時間和脫模時間；與ABS的共混物改善了產(chǎn)品的屈撓性和耐磨性能。
商業(yè)信息
TPUS的定價與其他高性能的TPES相比，通常要高出約 2美元／磅，這很大程度上取決于種類、品級、添加劑等因素。
供貨商有兩種類型，大的原料生產(chǎn)商和較小的定制生產(chǎn)商，大的產(chǎn)品商以批量論價，但品級有限。較小的廠家可提供添加色料及其他添加劑的定制混配料，并能根據(jù)用戶的特殊要求如硬度，“磨砂”表面或象皮革和織物一樣的覆蓋材料提供產(chǎn)品。
聚氨酯熱塑性彈性體（聚氨酯 TPEs）
熱塑性聚氨酯彈性體就其價格和性能而言，在TPE系列中占有較大的優(yōu)勢。熱塑性聚氨酯（TPUS）具有很寬廣的韌性，其一般應(yīng)用越來越廣泛。它們即使在低溫條件下有較高的柔性，并具有很高的耐磨性能。這些彈性體還有很好的粘著特性。
TPUS在通用的擠塑和注塑成型設(shè)備上很容易進(jìn)行加工，它們的用途也極為廣泛。其分子結(jié)構(gòu)是由許多個酯和醚組成的，使得性能產(chǎn)生很大的變化。TPUS很容易混配，并常與其它相容的高聚物如PVC共混，生成“超級共混物”。
這種性能上的多變性也帶來了它們更多的商業(yè)應(yīng)用，主要如汽車、電纜、導(dǎo)線和薄膜等。TPUS現(xiàn)在的消耗量約計為6 500萬磅／年， 1990年年增長率為 5～7％。
化學(xué)
象苯乙烯共聚物一樣，TPUS也是嵌段共聚物，并具有軟硬交替的區(qū)域（或相）。這些鏈段的比率也就確定了高聚物的性能特征（如硬度）。然而聚氨酯又不象聚苯乙烯那樣，是由加成聚合形成的單體鏈節(jié)的簡單重復(fù)，而是縮聚反應(yīng)形成的橋式結(jié)構(gòu)。
許多材料都可被加到聚氨酯橋（骨架）的任一邊，使得性能發(fā)生很大的變化。TPUS的性能就可從非常軟到很堅(jiān)硬，或從很柔軟到具有很高的剛性，或從可吸收水的親水型到憎水型。
TPUS分為兩種主要類型即酯型和醚型。
酯型TPUS 通常它是兩種類型中較堅(jiān)韌的一種，接觸水時會發(fā)生水解和降解。
醚型TPUS 不會發(fā)生水解和生物降解，即使長時間暴露或直接埋置。但它沒有酯類TPUS那樣堅(jiān)硬，耐化學(xué)試劑和油的性能較差。
兩種類型的材料都有點(diǎn)吸濕的趨向，加工前應(yīng)進(jìn)行于燥。（有些學(xué)者把基于聚己內(nèi)酯列作第三種類型的TPU，這種材料是一種酯類，但它比其它酯類材料有更好的耐水解性能，其它的性能介于醚型和酯型材料之間。而聚己內(nèi)酯是通過一個不同于縮聚反應(yīng)的過程制備的）。
性質(zhì)
TPUS性能變化范圍為：抗張強(qiáng)度28．3至62MPa，酯型較高，醚型較低；300％定伸模數(shù)為7．6至33 SMPa；伸長率為 225至 570％；密度為1．14至1．20，醚型較低。普通的TPUS的使用溫度為一60至250°F，但在聚氨酯主鏈上加進(jìn)異氰豚酸酯，就可把它的最高使用溫度提高到300°F。硬度可從邵氏A70到邵氏D80，配制的TPU的硬度可大大低于邵氏A70，但它的粘度較大難于為加工進(jìn)行造粒，甚至很容易粘在一起。
TPUS具有優(yōu)良的粘著特性，可用作玻璃纖維層壓塑料的粘合劑。以溶劑型或干膜式粘合劑，用于田徑鞋和網(wǎng)球鞋，它們可在鞋面和TPU鞋底的上下之間自然粘合，不需要進(jìn)行縫合。這種粘合工序通常在加工過程中需用模內(nèi)脫模劑。
酯型和醚型的每一種類型材料又可分為芳香族類和脂肪族類兩個分類。脂肪族類耐紫外線性能較好，但價格較貴。添加穩(wěn)定劑和吸收劑也能使芳香族類的光氧化過程延遲，但達(dá)不到脂肪族類同樣的程度。這兩種類型的材料都有很好的耐油性能。
加工
象同類型其它材料一樣，TPU可用通用的加工方法進(jìn)行加工，并可與熱塑性的橡膠、PVC混配料、ABS、尼龍、SAN等共混。它本身也很容易層壓、燙印、熱封和粘合，不需專門打底漆就可以涂漆。
TPUS的加工是否成功主要取決于材料的干燥程度，最好用粉粒脫濕料斗干燥器，但樹脂也可在料盤分散2英寸厚，在175～200°F烘箱干燥1?2小時，但樹脂在干燥溫度下暴露的時間不要超過4小時。如果樹脂在料斗中過夜，溫度應(yīng)低于125?150°F。
未涂漆的回用料可與10?25％的新料混合使用，儲存的回用料也必須重新干燥。對于擠塑和注塑來說通用的螺桿UD比為24：1或略高一些，壓縮比為2．5?3．1且較好。料筒溫度以340～440°F為好，模溫為60－140°F。TPUS在熔融時呈剪切敏性狀態(tài)，如果用高剪切螺桿會導(dǎo)致材料的降解，因?yàn)椴牧系恼扯群艽?，還會存在高熱和高孔壓的情況。
應(yīng)用
如前所述，TPU樹脂的多功能性以及通用的韌性、柔軟性和粘著性等，使之會有更多的商業(yè)用途。通常人們期望TPU制作的部件首先要有一定的橡膠性，其次是特別在低溫下有較好的耐磨能力和耐屈撓性。例如傳動聯(lián)軸節(jié)就必須有較高的抗張強(qiáng)度和韌性，同時要有較高的抗曲撓性和緩沖能力。
許多商業(yè)應(yīng)用是擠塑成型或注塑成型的產(chǎn)品。擠塑膜制品（吹塑和扁平模頭擠塑）占用了TPUS很大的產(chǎn)量，這些應(yīng)用包括了食品藥物管理局認(rèn)可的肉。家禽包裝材料等級及無溶劑型薄膜粘合劑等。新型的專門級別TPU有非常高的濕蒸汽傳遞速率，可用作無村薄膜或?qū)优_織物，制作手套，一次性醫(yī)用外衣，外科手術(shù)復(fù)蓋布，惡臭環(huán)境用的工作服等。芳香族醚型產(chǎn)品正被用于飲水的軟管和管道，經(jīng)美國聯(lián)邦藥典第六類準(zhǔn)許使用的有些材料可用于醫(yī)療器械和醫(yī)用導(dǎo)管，心臟植入管，充氣胃襯。其它型材的應(yīng)用有輸油管線的耐壓軟管和管道，共擠電纜護(hù)套及擋風(fēng)雨的型材。
另一種材料是以帆布或其它厚織物為基材，將TPU擠出涂布而成，被廣泛用于工業(yè)加工和食品加工使用的傳送帶，同時還可用來制作折疊式水槽和油箱。
注塑模件也占用了TPU的很大用量，突出的應(yīng)用為汽車零部件如檔泥板擴(kuò)張部分，填板、角板、護(hù)罩、儀表板、襯墊和其它產(chǎn)品如滑雪靴，工業(yè)輪胎，齒輪，女鞋跟。汽車車體部件不用底漆就可以噴漆或金屬化。但在汽車發(fā)動機(jī)罩下面的應(yīng)用卻受到了限制，因?yàn)樵摬糠菪枰透邷?，但改性的品級可滿足要求，并正在應(yīng)用。TPUS還逐漸與其它的高聚物生成塑料合金來提高使用性能，例如與PVC的共混物，當(dāng)TPU的摻入量達(dá)到 20％時，產(chǎn)品的性能就可提高40％，可用于集裝箱包裝材料，水床床墊，鞋底等；與SAN和PC的共混物，可增加產(chǎn)品硬度超過邵氏D80，還提高了模塑固化時間和脫模時間；與ABS的共混物改善了產(chǎn)品的屈撓性和耐磨性能。
商業(yè)信息
TPUS的定價與其他高性能的TPES相比，通常要高出約 2美元／磅，這很大程度上取決于種類、品級、添加劑等因素。
供貨商有兩種類型，大的原料生產(chǎn)商和較小的定制生產(chǎn)商，大的產(chǎn)品商以批量論價，但品級有限。較小的廠家可提供添加色料及其他添加劑的定制混配料，并能根據(jù)用戶的特殊要求如硬度，“磨砂”表面或象皮革和織物一樣的覆蓋材料提供產(chǎn)品。
烯烴類熱塑性彈性體（烯烴類TPES）
