TPU弹性体材料的性能和基础知识介绍

来源：塑胶五金网发布时间：2007-12-30 08:47:50点击率：

人们对弹性体材料的要求越来越严格，特别是在触觉性能方面有极其关键的应用。为了达到市场需要的柔软性能，采用添加增塑剂或者与其它更软材料化合的方法软化TPU。不幸的是，这些方法通常牺牲的代价是机械或物理性能降低，或者产生潜在环境问题。　　　　　　　　

图1：TPU与其它塑料的硬度范围

TPU的历史　
TPU已被应用几十年了，其可加工性能和整体柔软度已经得到持续改进。早期软TPU的硬度为80-85硬度A，其中许多产品的加工性能极差。多年以来，TPU已经变得更软，采取的措施有多种，通常的方法是添加增塑剂或与更软的弹性体化合。近年来，采用更新的制造方法和新型原材料可以生产更软的TPU。　
　　　　　　　　　
本文介绍的软性TPU（如图1中黄色标记部份）是采用软的、快速结晶的软组份组成，具有良好的加工特性和优越的性能。　
　　　　　　　　　
TPU与硬化性能　
图2显示3种不同软性TPU的硬化性能。绿线显示基于乙醚的新型软性TPU之一DP 606 与基于酯的软性TPU。可以看出，新一代TPU比传统软性TPU硬化快得多，大大降低循环时间，部件生产更有效。总体来说，在达到终硬度的50-75％时，加工商可以注射部件。对于DP 606 ，在图2示例中，可在30秒内达到这一点，而其它软性TPU需要几分钟。由于提高制造效率，循环时间短的等改进可以使每个部件的成本更低。　
　　　　　　　　　
即使是全新类型，这些TPU仍然具有与传统热塑性聚氨酯相关的优异物理特性。此外，由于产品基于聚醚多醇，因此具有耐水解和抗微生物的固有特性，这正是基于酯的软性TPU存在的问题。附表列示了这种新一代TPU的测试特性、水解以及热空气老化效应。
　　　　　　　　

图2：各种软TPU的硬度变化

TPU粘接各种基底的性能　
为了正确选择特殊应用材料，了解一种材料粘接在另一种上，或者两种材料之间形成接口时材料产生的性能极其重要。　
　　　　　　　　　
一般来说，TPU在许多基底上的粘接性能优良（聚烯烃除外）。与常见基底，例如PC、ABS、PC/ABS混合物、丙烯酸、POM、共聚多酯、PA和许多其它材料的粘接强度高。　
　　　　　　　　　
特性差异对比　
根据初始原材料，TPU之间的特性差异可能很大。根据用于制造尿烷聚合物的许多类型聚合物二醇或多羟基化合物（软性部分）对大多数TPU进行了对比。这些产品可以基于酯、乙醚和碳酸盐联接多羟基化合物，可具有不同分子重量和构造。从这些不同材料中，可以得到各种不同程度的挠性、耐水解性、耐燃油/机油性能以及各种其它特性。　
　　　　　　　　　
这些不同多羟基化合物也可以对聚合物的结晶和硬化产生巨大影响。一些多羟基化合物可以更有效地分离部分相。新一代TPU使用基于乙醚、可以快速结晶的多羟基化合物，因此，通常循环时间更短。物理特性趋向于比基于酯的传统TPU低，但是通常比其它软性弹性体高。　
　　　　　　　　　
从这3种基本原材料开始，二异氰酸酯可以与聚合物二醇的-OH基团发生反应，也可以与增链剂的-OH基团发生反应。这样可以产生富含聚合物二醇尿烷（软性部分）的区域，以及相应产生富含增链剂尿烷（硬性部分）的区域。软性部分确定终的TPU特性，例如弹性、低温挠性以及某种程度上聚合物的膨胀特性和水解。同时，硬性部分影响硬度、弹性模数、脱模性能以及高温性能。　　　　　　　

多组分模制　
　一个快速成长的领域是多组分或软接触重叠射出加工技术（overmolding）。TPU在突出模制方面具有很大优点，因为TPU可以固有粘接广泛的热塑性基底，比许多其它弹性体具有更高特性矩阵。由于新一代TPU的循环时间更短，多组分模制比传统软性TPU更有效，比许多其它弹性体整体耐用性更好。　
　　　　　　　　　
　　　

总结：除TPU的典型特性以外，例如耐磨性能优良，在广泛温度范围内挠性好，以及耐候性和耐化学物品性能优良，的市场需求是加工商使用极为方便的越来越柔软的材料。　
　　　　　　　　　
新一代DP 6xxxx级产品可加工性能优良，具有尿烷的粗糙度和耐用性。除了这些优良特性之外，由于可以自然粘接各种常见刚性基底，这些新TPU成为重叠射出加工和许多其它工业与消费应用考虑的优良材料。（完）　　　　　　　　

附表：新型DP TPU的物理属性

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