TPU基础知识培训[1]

1、TPU基础知识培训一、 TPU的定义及分类 TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性弹性体橡胶，这种材料能在一定热度下变软，而在常温下可以保持不变。其化学名称为热塑性聚氨酯，是由二异氰酸酯和带有端羟基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇长链剂相互反应而成的产品。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

2、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。二、合成工艺：1、主要原料：合成TPU的主要原料有二异氰酸酯（如MDI）、大分子的多元醇、扩链剂（小分子的二醇，如1，4丁二醇）2、合成TPU的基础反应：合成TPU的基础

3、反应是异氰酸酯中的二异氰酸根与醇类中的羟基进行加成反应，生成氨基甲酸酯，由于原料都是双官能团的，反应能不断连接。形成线性长链,好比拥有两只手的人，人和人手与手互相拉起来，就可以形成很长的人队。1、 反应分子式：nOCNRNCO+nOHROHOCNHRNHCO-OROn合成TPU的工艺2、 合成TPU的工艺目前有一步法和二步法两种，一步法工艺是指配料、反应、造粒一步完成的连续化生产方式，二步法是指配料反应与造粒分为两个步骤的间歇式生产方式。 一步法工艺图多元醇扩链剂MDI计量泵计量泵计量泵添加剂、催化剂成品反应型双螺杆挤出机一步法生产TPU时，三种原料按配方由计量泵精确计量后快速混合，注入双螺杆

4、挤出机反应造粒一步完成。一步法生产是连续式的，原料到成品只需1分钟左右。二步法工艺图多元醇扩链剂MDI反应釜造粒熟化冷却后破碎二部法是先将MDI与多元醇按配方比例加入反应釜在160左右反应一段时间，然后加入扩链剂继续反应，这为一步，反应完成后，下料并制成薄片，在100下熟化12小时破碎后再造粒，这为第二步。二步法生产为间歇式工艺，整个过程大约需要24小时。区分生产效率生产能耗稳定性技术要求投资一步法高低好高高二步法低高差低低一步法生产与二步法生产的优缺点：三、 TPU特性：（1）硬度范围广：通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性和耐磨

5、性。（2）机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。（3）耐寒性突出：TPU的玻璃态转变温度比较低，在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。（4）加工性能好：TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延等等。同时，TPU与某些高分子材料共同加工能够得到性能互补的聚合物合金。（5）耐油、耐水、耐霉菌。（6）再生利用性好。由于这些TPU所具有的优异的性能，就使得其的应用范围及其的广泛。四、TPU的性能指标1、拉伸强度：是指拉断单位截面积试片的过程中所用的最大力值2、伸常率：是指拉断试片的过程中试片比原来伸长的比例3、撕裂强度：是指撕裂单位截面积的试

6、片过程中所用的最大的力4、透明度（厘）：是指TPU产品能透过的最大厚度，单位是毫米，行业里称厘5、耐黄变：是指在规定强度的紫外灯光照射规定时间后，试样与原样进行对比，颜色差别根据标准色卡来判别，变化越小，级别越高。6、耐磨耗：是指试样在磨耗机上磨规定的量程后，试样损失的质量（重量），单位为毫克。7、耐折：是指在规定的温度下，试样在耐折机上来回折60度角，当试样出现裂缝时读数。耐折分为常温耐折和低温耐折。8、硬度：是折产品表面的软硬程度，常用邵氏A和邵氏D。9、回弹性：是指标准物体在一定高度自由下落到试样上，回弹的高度。10、压缩永久形变：是指将试片压缩到一定高度下，经过一定的温度和时间后，撤去

7、外力试片自由回复的高度与原高度的对比。11、流动性：是指TPU在一定温度下熔融后，单位时间流过玻璃管的量。12、黏度：是指一定温度下，TPU熔融后，在应力下材料阻止流动的性能。五、TPU分类 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（MDI、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

8、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。六、材料特殊场合的使用要求1、对耐磨损性要求高的行业需选用力学性能好，磨耗较低的产品，如鞋底、传送带等。2、对耐低温、耐弯折、耐水解、耐霉变要求高的行业需选用聚醚型产品，如滑雪鞋、海底电缆等。3、对永久变形要求高的行业需选用力学性能好，永久压缩变形好的产品，如密封圈等。4、对燃烧性能要求高的产品

9、需选用阻燃性能好的产品，如建筑材料、装潢材料、电线电缆等。5、对高温潮湿的环境需选用耐水解性能好的产品，如水上运动用品、南方温度湿度较高或靠近海边的地方。七、产品相关认证1、ROHS认证 RoHS是电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令（the Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment）的英文缩写。 RoHS认证也叫做环保认证是符合欧美标准的。基本内容是：从2006年7月1日起，在新投放市场的电子电气设备产品中，限制使用铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯

10、（PBB）和多溴二苯醚（PBDE）等六种有害物质。2、REACH法规中SVHC高度关注物质：REACH认证即“Registration,Evaluation,AuthorizationandRestrictionofChemicals，化学品注册、评估、许可和限制”，是欧盟对进入其市场的所有化学品进行预防性管理的法规。于2007年6月1日正式实施。新的欧盟化学品政策，REACH认证（化学品的注册、评估和授权），目的是高水平的保护人类健康和环境，同时促进绿色化学品的创新。2008 年 10 月 28 日  第一批 SVHC 清单；蒽 、4,4'-二氨基二苯基甲烷 、邻苯二甲酸二

11、丁酯 、二氯化钴 、五氧化二砷 、三氧化二砷 、二水合重铬酸钠、2,4,6-三硝基-3,3-二甲基-5-叔 、丁基苯（二甲苯香） 邻苯二甲酸(2-乙基己基酯)、六溴环十二烷、短链型 C10-13 氯化石蜡 、三丁基氧化锡 、亚砷酸铅 、三乙基砷酸酯 、邻苯二甲酸丁苄酯 2010 年 1 月 13 日2010 年 3 月 30 日，第二批 SVHC 清单 蒽 、蒽    ，蒽湖，轻 、蒽    ，蒽湖，蒽馏分 、,含蒽量少少紀 、蒽    ，蒽湖 、邻苯二甲酸二异丁酯 、2，4-二硝基甲苯 、煤沥青，高温

12、、三(2-氯乙基)磷酸酯 、硅酸铝 、耐火陶瓷纤维 、锆硅酸铝 、耐火陶瓷纤维 、铅酸铬黄 (C.I.颜料黄 34) 、钼铬红 、(C.I.颜料红 104) 、铬酸铅 、丙烯酰胺 3、 FDA认证美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)简称FDA，FDA 是美国政府在健康与人类服务部 (DHHS) 和公共卫生部 (PHS) 中设立的执行机构之一。作为一家科学管理机构，FDA 的职责是确保美国本国生产或进口的食品、化妆品、药物、生物制剂、医疗设备和放射产品的安全。它是最早以保护消费者为主要职能的联邦机构之一。该机构与每一位美国公民的生活都息息相关。在国际上，FDA 被公认为是世界上最大的食品与药物管理机构之一。其它许多国家都通过寻求和接收 FDA 的帮助来促进并监控其本国产品的安全