TPU材料的發(fā)展歷程_楊博

1、tpu材料的發(fā)展歷程_楊博tpu材料的發(fā)展歷程_楊博 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（tpu材料的發(fā)展歷程_楊博）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為tpu材料的發(fā)展歷程_楊博的全部?jī)?nèi)容。16tpu材料的發(fā)展歷程熱塑性聚氨酯彈性體(英文名稱thermoplastic polyurethane） ,

2、 簡(jiǎn)稱tpu, 是一類由多異氰酸酯和多羥基物, 借助鏈延伸劑加聚反應(yīng)生成的線型或輕度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物。tpu是一種介于一般橡膠與塑料之間的彈性材料， 加熱可以塑化、溶劑可以溶解,具有強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐油耐輻射和吸震性能優(yōu)異等綜合性能， 且加工性能好， 用途廣泛1.尤其是近幾十年，tpu已經(jīng)成為發(fā)展最快的高分子材料之一.tpu薄膜是tpu材料的一種重要應(yīng)用形式，近年來(lái)隨著高科技的發(fā)展和進(jìn)步也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀聚氨基酯化學(xué)研究為制備新一代高性能材料比如涂料、粘合劑、彈性體、纖維素、發(fā)光材料等開(kāi)辟出了一條新途徑?？刹捎枚喾N原料，通過(guò)簡(jiǎn)單的加聚反應(yīng)制得各種性能的聚氨酯。熱

3、塑性聚氨酯彈性體（tpu）是第一個(gè)可以熱塑加工的彈性體。聚氨酯樹(shù)脂作為一種新材料， 最早由德國(guó)拜爾教授發(fā)明.1937年，otto bayer 和其同事就開(kāi)始研究聚氨酯,目標(biāo)是改進(jìn)聚酰胺合成纖維的性能；后來(lái)du pont杜邦和ici公司發(fā)現(xiàn)了聚氨酯的彈性；40年代，聚氨酯投入工業(yè)化生產(chǎn),被稱之為“i-橡膠”,但是性能很差，這是由于彈性體的網(wǎng)絡(luò)不規(guī)則造成的；后來(lái)用短鏈二元醇作擴(kuò)鏈劑,形成彈性體網(wǎng)絡(luò)，是聚氨酯彈性體合成的一個(gè)重在突破2。60年代， 美國(guó)、德國(guó)、日本相繼制造出聚氨酯人造革類產(chǎn)品， 從此聚氨酯這種以制作天然橡膠代用品而發(fā)展起來(lái)的樹(shù)脂， 由于其薄膜具有彈性、柔軟性, 而且斷裂強(qiáng)力高, 耐磨

4、性好， 耐溶劑、油性佳,透濕性好， 不但物理機(jī)械性能高， 而且加工性能也很好， 隨著與各類上膠復(fù)合技術(shù)的結(jié)合， 聚氨酯紡織涂層產(chǎn)品獲得了驚人的發(fā)展.我國(guó)自80 年代引進(jìn)人造革生產(chǎn)線以來(lái)， 聚氨酯在紡織品上的應(yīng)用也獲得了飛速的發(fā)展傳統(tǒng)工藝是將含溶劑的漿料涂覆到紡織品上， 干法或濕法成膜, 或涂覆到離型紙上成膜后， 再轉(zhuǎn)移到紡織品上, 溶劑公害不可避免。由于聚氨酯漿料在烘干形成薄膜過(guò)程中大量溶劑揮發(fā)會(huì)產(chǎn)生針孔, 薄膜耐水壓不可能太高, 這使薄膜的應(yīng)用受到極大的限制。將tpu薄膜與紡織品復(fù)合是近幾年來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)新工藝。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家， 一般都是將tpu擠出吹塑成膜后, 再將薄膜復(fù)合到紡織品上在我國(guó)

5、， 這種應(yīng)用工藝也日漸廣泛，臺(tái)灣、韓國(guó)、德國(guó)等國(guó)家的一些tpu 薄膜流入我國(guó)市場(chǎng)， 應(yīng)用其薄膜與紡織品復(fù)合也開(kāi)發(fā)了一系列功能產(chǎn)品。將tpu 擠出成膜后直接貼合于紡織品的工藝，在我國(guó)剛剛起步，2001年， 中國(guó)紡織科學(xué)研究院所屬公司一中紡新材料科技有限公司(天津) 引進(jìn)歐洲最先進(jìn)的專利擠出涂覆工藝設(shè)備, 生產(chǎn)出的織物與tpu 薄膜的復(fù)合產(chǎn)品性能優(yōu)異， 產(chǎn)品的可應(yīng)用范圍廣，突破了傳統(tǒng)涂層產(chǎn)品的局限，對(duì)紡織復(fù)合領(lǐng)域的工藝及作用都產(chǎn)生了重大突破.2 tpu材料的分類tpu材料可按不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類：按軟段結(jié)構(gòu)可分為聚酯型、聚醚型和丁二烯型，它們分別含有酯基、醚基或丁烯基；按硬段結(jié)構(gòu)分為氨酯型和氨酯脲型，

6、它們分別由二醇擴(kuò)鏈劑或二胺擴(kuò)鏈劑獲得。按有無(wú)交聯(lián)可分為純熱塑性和半熱塑性。前者是純線性結(jié)構(gòu)，無(wú)交聯(lián)鍵入；后者是含有少量脲基甲酸酯等交聯(lián)鍵。按合成工藝分為本體聚合和溶液聚合。在本體聚合中，又可按有無(wú)預(yù)反應(yīng)分為預(yù)聚法和一步法：預(yù)聚法是將二異氰酸酯與大分子二醇先行反應(yīng)一定時(shí)間,再加入擴(kuò)鏈生產(chǎn)tpu:一步法是將大分子二醇、二異酸酯和擴(kuò)鏈劑同時(shí)混合反應(yīng)成tpu。溶液聚合是將二異氰酸酯先溶于溶劑中，再加入大分子二醇令其反應(yīng)一定時(shí)間，最后加入擴(kuò)鏈劑生成tpu。按加工工藝分為熔融加工和溶液加工。按制成品用途可分為異型件（各種機(jī)械零件）、管材（護(hù)套、棒型材）和薄膜（薄片、薄板),以及膠粘劑、涂料和纖維等。3 t

7、pu的合成方法 tpu是由二苯甲烷二異氰酸酯（mdi)或甲苯二異氰酸酯(tdi)等二異氰酸酯類分子和大分子多元醇、低分子多元醇（擴(kuò)鏈劑)共同反應(yīng)聚合而成的高分子材料.tpu的合成主要有以下兩種方法3: （1）一步法： 將計(jì)量好的聚醚或聚酯多元醇和小分子二醇擴(kuò)鏈劑加入到反應(yīng)容器中，加熱升溫至100120 ，真空脫水2 h左右，解除真空,冷卻到80 左右，快速加入二異氰酸酯并攪拌,然后抽真空脫氣，反應(yīng)數(shù)分鐘，這時(shí)體系反應(yīng)放熱自升溫至90120 ，物料已混合均勻，粘度增加，停止攪拌,倒入聚四氟乙烯盤中，在100120 熟化24 h。 反應(yīng)方程式如下：（2）預(yù)聚體法： 在反應(yīng)容器中加入計(jì)量的預(yù)干燥的聚

8、醚或聚酯二醇和二異氰酸酯，在不斷攪拌下升溫至80 ，抽真空反應(yīng)1 h，解除真空，加入計(jì)量好的二醇擴(kuò)鏈劑，快速攪拌，抽真空脫氣，物料溫度逐漸上升到120 ，粘度明顯增加，停止攪拌，解除真空，倒入聚四氟乙烯盤中,在110130 熟化23 h。 反應(yīng)方程式如下: 表1所示為一步法和預(yù)聚體法合成的聚氨酯彈性體的綜合力學(xué)性能對(duì)比4。由表可知預(yù)聚體法比一步法制得的聚氨酯彈性體性能要好，這是因?yàn)橐徊椒ǚ磻?yīng)中放熱激烈、不易散熱，容易產(chǎn)生副反應(yīng)；預(yù)聚體法合成聚氨酯彈性體時(shí)，首先是聚醚二元醇或聚酯二元醇與異氰酸酯在一定條件下由小分子聚合成一定分子量的大分子，然后再和擴(kuò)鏈劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中分子結(jié)構(gòu)規(guī)整、有序，副

9、反應(yīng)少，材料的性能較好，質(zhì)量容易控制。反應(yīng)過(guò)程中不僅形成了一定量的化學(xué)交聯(lián)，且形成了一定量的物理交聯(lián)。所以，一般采用預(yù)聚體法合成tpu。 表1不同合成方法對(duì)tpu性能的影響 性能方法硬度/shore a拉伸強(qiáng)度/mpa300定伸應(yīng)力/ mpa斷裂伸長(zhǎng)率/拉伸永久變形/一步法9433。211.153620預(yù)聚體法9245。512。6490164 tpu的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)熱塑性聚氨酯彈性體簡(jiǎn)稱 tpu，是一種由低聚物多元醇軟段與二異氰酸酯硬段構(gòu)成的線性嵌段共聚物.根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為全熱塑型和半熱塑型，前者分子之間不存在化學(xué)交聯(lián)鍵，僅有以氫鍵為主的物理交聯(lián)鍵，可溶于二甲基甲酰胺等溶劑；后者分子之間含有少量

10、脲基甲酸酯化學(xué)交聯(lián)鍵,這些化學(xué)交聯(lián)鍵在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的,在 150 以上的加工溫度下會(huì)斷裂，成型冷卻后又會(huì)再生5.少量化學(xué)交聯(lián)鍵的存在對(duì)改善制品的壓縮永久變形和扯斷永久變形性能起重要作用6. 聚氨酯大分子中的聚醚或聚酯鏈段非常柔順,呈無(wú)規(guī)卷曲狀態(tài),通常稱之為柔性鏈段；而有的鏈段是由小的烴基、芳香基、氨基甲酸酯基或取代脲基組成，在常溫下伸展成棒狀,不宜改變其構(gòu)形構(gòu)象,這種鏈段比較僵硬，一般稱之為剛性鏈段。所有聚氨酯分子均可以看作是柔性鏈段和剛性鏈段交替連接而成的(ab）n 型嵌段共聚物。在聚氨酯彈性體聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中，分子中的剛性鏈段由于內(nèi)聚能很大，彼此締合在一起,形成許多被稱之為微區(qū)的小單元,這

11、些小單元的玻璃化溫度遠(yuǎn)高于室溫，在常溫下它們呈玻璃態(tài)、次晶或微晶,因此把它們稱之為塑料相。聚氨酯彈性體分子鏈中的柔性鏈段也聚集在一起,構(gòu)成聚氨酯橡膠的基體，由于其玻璃化溫度低于室溫，故稱之為橡膠相。在聚氨酯彈性體的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中，塑料相不溶于橡膠相，而是均勻分布在橡膠相中，常溫下起到彈性交聯(lián)點(diǎn)的作用，此現(xiàn)象稱之為微相分離。正是因?yàn)槟馨l(fā)生微相分離，所以聚氨酯彈性體具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性和很好的低溫性能相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn). 熱塑性聚氨酯不同于其它熱塑性彈性體的優(yōu)異性能如下： （1） 硬度范圍廣（邵氏硬度65a80d); （2） 機(jī)械性能優(yōu)越(拉伸強(qiáng)度為3060 mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為300700%)；

12、(3) 耐屈撓性優(yōu)越； (4) 耐寒性好（低溫脆化溫度在-60 以下）； （5） 在所有熱塑性彈性體中，tpu的耐磨性最高; (6) 為耐油性橡膠，具有優(yōu)越的耐礦物油和耐動(dòng)物油性能; （7） 注壓和擠出成型時(shí)可使用通用的塑料成型機(jī)。 5 tpu的主要應(yīng)用領(lǐng)域 5.1 tpu鞋材tpu鞋材占到目前國(guó)內(nèi)tpu市場(chǎng)份額的40左右.pu鞋材優(yōu)點(diǎn)是：輕便、舒適、彈性好、品種變化多、加工方便、又可回收是pu鞋材的發(fā)展方向.包括運(yùn)動(dòng)鞋、登山鞋、滑雪鞋、高爾夫球鞋、野戰(zhàn)鞋、溜冰鞋、鞋飾片、氣墊、鞋底充氣墊或充液墊，后跟底和鞋大底、透明鞋幫、標(biāo)牌等. 5。2 tpu管材tpu管材占到目前國(guó)內(nèi)tpu下游市場(chǎng)20左

13、右。其中tpu軟管是主要產(chǎn)品形式。tpu軟管具有彈性好、耐磨損、耐油、柔軟、耐老化等性能.tpu軟管根據(jù)其不同用途可做成低壓軟管和鋼絲或纖維增強(qiáng)的高壓軟管。如輸水管、輸氣管、輸油管、空壓管等，tpu軟管可廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、石化設(shè)備、液壓設(shè)備、氣動(dòng)設(shè)備、電纜護(hù)套、儀器儀表、食品設(shè)備、飛機(jī)、坦克等領(lǐng)域。tpu管材也可做成多種用途和多種規(guī)格的棒材. 5。3 tpu薄膜tpu薄膜具有其它塑料和橡膠無(wú)法比擬的高強(qiáng)度、高韌性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化、環(huán)保無(wú)毒、可降解等優(yōu)良特性；又具有防水透濕、防風(fēng)、防寒、抗菌、抗紫外線等優(yōu)異性能,可應(yīng)用在眾多工業(yè)和民用領(lǐng)域。是一種綠色薄膜，是取代pvc薄

14、膜的理想替代品。表2所示，為tpu薄膜與其它聚合物材料性能的比較。表2 tpu薄膜與其它聚合物材料性能比較tpu薄膜pvcldpe天然橡膠氯丁橡膠硬度70-97a40-90a90-95a3095a4095a比重1.1-1。31。3-1.40。91.00。91.51.2斷裂延伸率（）400600200400200600100-800100700抗拉強(qiáng)度psi4-101-31-21-413耐低溫性優(yōu)較差良優(yōu)良耐摩擦性優(yōu)一般差良良抗撕裂性優(yōu)一般差良良耐油性良較好一般差較好耐臭氧性優(yōu)優(yōu)優(yōu)差良耐水性優(yōu)良優(yōu)良良可熱封性可可可否否可熱合性可可可否否可溶劑粘合性可可可否否可超聲波焊縫性可可可否否由表2可知：t

15、pu薄膜綜合性能，明顯優(yōu)于一般通用塑料和橡膠制作的薄膜.tpu薄膜的主要應(yīng)用領(lǐng)域: （1）鞋材：tpu薄膜與多種面料復(fù)合，做成具有防水透氣功能的鞋面面料，也可做成裝飾面料。此種薄膜一般采用流涎設(shè)備制造。 （2）服裝：tpu薄膜與多種面料復(fù)合，可做成具有高彈性、高強(qiáng)度、又有防水透濕功能的多種復(fù)合面料。廣泛應(yīng)用于做休閑服、防曬服、內(nèi)衣、雨衣、風(fēng)衣、t恤、運(yùn)動(dòng)服等面料.tpu薄膜與滌綸、針織布復(fù)合，可做成具有抗病毒、透濕、抑菌、柔軟功能的生物防護(hù)服,在醫(yī)院具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值.此種薄膜一般也采用流涎法制造。 (3）工業(yè)領(lǐng)域：tpu薄膜用于防火、隔熱、隔音材料。裝璜包裝、食品包裝;椅套、氣球廣告等；防水

16、貼條、壓縮封墊、傳動(dòng)皮帶、絕緣板等。 (4）夾層安全玻璃：tpu取代傳統(tǒng)pvb作為安全玻璃的中間層，廣泛應(yīng)用于高層建筑玻璃幕墻和汽車用安全玻璃。 （5）其它：醫(yī)療輸血袋，取代目前具有毒性的pvc輸血袋.女人文胸吊帶；銀行芯片等。目前國(guó)內(nèi)tpu薄膜市場(chǎng)年消費(fèi)量1萬(wàn)t左右，高檔用途tpu薄膜以進(jìn)口為主。5。4 tpu密封復(fù)合材料tpu密封復(fù)合材料主要用途制作充氣囊體。充氣囊體已廣泛用于國(guó)防軍工和民用領(lǐng)域，此種材料是由tpu與纖維織物復(fù)合而成。該材料比普通橡膠和pvc具有無(wú)可比擬的抗拉強(qiáng)度.優(yōu)良的機(jī)械性能如：抗撕裂強(qiáng)度、耐磨和耐低溫屈撓性能.還具有良好的耐油、耐老化性能，是一種環(huán)保型材料。表3 tp

17、u復(fù)合材料與其它橡膠復(fù)合材料性能比較材料品種tpu天然橡膠hr丁基橡膠cr氯丁橡膠csm氯磺化聚乙烯pvc邵氏硬度30a80d3095a2090a2090a5095a4090a密度/gcm-31.11.250.91。50。910。931。231。11。31。4抗拉強(qiáng)度/mpa29.4556。8927。566。8920。676.8927。566。8919。299。810.6伸長(zhǎng)率/300800100700100700100700100500200400耐磨性優(yōu)一般良一般良一般耐低溫屈撓性優(yōu)優(yōu)良良差差耐油性優(yōu)差差良一般一般耐水性良良優(yōu)良良良耐天候性優(yōu)差優(yōu)優(yōu)優(yōu)一般可高頻焊接性可否否否否可由表3可知：

18、tpu密封復(fù)合材料綜合性能明顯優(yōu)于其它橡膠.tpu密封復(fù)合材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1） 充氣床墊和醫(yī)療褥瘡床墊。（2）按摩椅囊體材料：該領(lǐng)域此種材料應(yīng)用已遍及。（3）海上作業(yè)用橡皮船和充氣艇囊體材料：該領(lǐng)域已逐步取代pvc和氯丁橡膠。（4）起重氣囊材料:tpu材料的抗拉強(qiáng)度為橡膠材料的3倍左右；耐磨是橡膠的3-10倍，所以用此種材料做的起重氣囊，可承受更高的重量和壓力，具有很大的實(shí)用價(jià)值。（5）軍用和民用飛艇囊體材料：選擇高性能tpu組成的囊體材料,對(duì)飛艇的性能和生命力具有十分重要作用。 tpu密封復(fù)合材料還可做成防水、透濕面料服裝，軟體儲(chǔ)運(yùn)容器材料，工業(yè)防護(hù)服裝和工業(yè)運(yùn)輸皮帶等。tpu密封復(fù)合

19、材料，在國(guó)內(nèi)一些領(lǐng)域已得到應(yīng)用。在軍用領(lǐng)域有較大的發(fā)展前途. 5。5其它 （1)滾輪:包括工業(yè)用滾輪、電梯輪、家用滾輪、運(yùn)動(dòng)器材輪、醫(yī)療器材輪、玩具輪等；（2)合成革：包括tpu鞋革、球革、太空革、服裝革和箱包革等；(3）工業(yè)用品：包括膠粘劑、密封件、裝飾條、印刷絲網(wǎng)、編織篩板、傳送帶等；(4）電纜：包括電力電纜、通訊電纜、海底和石油勘探電纜、護(hù)套、光導(dǎo)纖維內(nèi)外護(hù)套等；（5）商標(biāo)、動(dòng)物標(biāo)簽等。 6 tpu的發(fā)展前景 tpu由于性能優(yōu)異，深受人們的青瞇，它的應(yīng)用幾乎滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如建筑、汽車制造、防震緩沖材料、鋪裝材料、制革等領(lǐng)域，而且還有很多潛在領(lǐng)域有待開(kāi)拓。6。1 在紡織工業(yè)上的應(yīng)用t

20、pu在紡織上的應(yīng)用，主要是采用熔融法紡氨綸，國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了這方面的工作7。目前，世界上氨綸生產(chǎn)大部分是以干法為主，美國(guó)杜邦公司的氨綸產(chǎn)量占世界氨綸產(chǎn)量的一半以上.采用干法紡絲生產(chǎn)的氨綸性能優(yōu)良，但投資過(guò)高，投資回收期長(zhǎng),生產(chǎn)成本也較高,并且存在污染環(huán)境問(wèn)題,危害人體健康.而熔紡法生產(chǎn)氨綸具有投資較少、成本低、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，并可利用現(xiàn)有其它纖維的熔紡設(shè)備，并無(wú)需作大改動(dòng)和更新設(shè)備就可生產(chǎn)中等品質(zhì)的氨綸,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益.我國(guó)在此領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)與研究均有報(bào)道，工業(yè)性氨綸試紡亦取得很好的效果。熔紡氨綸與干法氨綸性能差異正在縮小.熔紡法將成為氨綸的主要生產(chǎn)方法之一。目前，熔紡氨綸的伸長(zhǎng)率已達(dá)干法水平

21、，其拉伸強(qiáng)度則明顯高于干法氨綸，由于干法氨綸比熔紡氨綸有較好的微相分離程度和硬段區(qū)穩(wěn)定性,決定了熔紡氨綸在彈性恢復(fù)率上存在差距。因此，如果經(jīng)化學(xué)交聯(lián)處理后,纖維的回彈性可以得到明顯的改善。熔紡氨綸工藝大致在一步法、二步法、封端法和直接法四個(gè)方面有報(bào)道8,9。有人曾用熔紡一步法，優(yōu)化配方，在未加任何添加劑的情況下，制得的氨綸纖維拉伸強(qiáng)度1.3 cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率729。1。我國(guó)深圳新綸公司采用二步法制成的氨綸纖維拉伸強(qiáng)度1。6 cn/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率600%，300定伸恢復(fù)率97。盡管如此，我國(guó)對(duì)熔紡法氨綸的研究，還很不夠系統(tǒng)和深入.隨著對(duì)紡絲過(guò)程中，微相分離結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理、動(dòng)力學(xué)及

22、紡絲成型性能方面的深入研究，會(huì)進(jìn)一步完善熔紡工藝,從而制造出性能優(yōu)異的氨綸，這對(duì)于我國(guó)熔紡氨綸工業(yè)的發(fā)展將起到很大的促進(jìn)作用。氨綸新品種開(kāi)發(fā)領(lǐng)域著重在原絲新品種上，例如在耐氯、耐水解、耐熱、耐潮、耐霉菌以及阻燃方面。在加工方面，氨綸可與尼龍等纖維進(jìn)行包復(fù)或包纏，其染色性、機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性均優(yōu)良。用氨綸作芯絲，外面用蠶絲進(jìn)行螺旋式包纏，可以提高真絲產(chǎn)品檔次，增加我國(guó)絲綢產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。采用純棉紗和氨綸加工成包芯紗，經(jīng)過(guò)整染加工后,布面經(jīng)向具有彈性，所開(kāi)發(fā)的高彈牛仔布及燈芯絨也深受消費(fèi)者喜愛(ài)。6。2 在汽車工業(yè)上應(yīng)用汽車工業(yè)是tpu未來(lái)重要發(fā)展領(lǐng)域。tpu可用于汽車車體中多種構(gòu)件。利用t

23、pu的減震性、韌性、耐磨性可制成軸襯、軸瓦、軸套、減震器和減震墊等。利用tpu的彈性、彎曲性、耐疲勞、耐油脂可制成管類和護(hù)套類，如輸油管、電纜絕緣外套、傳動(dòng)皮帶和薄壁油箱。利用其密封功能，抗切割性可制成墊圈、墊板、墊片和安全玻璃。利用其尺寸穩(wěn)定、沖擊強(qiáng)度高和良好的涂層特性,可制成保險(xiǎn)杠、儀表板、門板和安全氣囊. 目前tpu在我國(guó)汽車工業(yè)上應(yīng)用,年消耗量1萬(wàn)t左右。我國(guó)到2010年汽車產(chǎn)量達(dá)到1000萬(wàn)輛，保有車達(dá)到5000萬(wàn)輛。到2010年我國(guó)汽車工業(yè)對(duì)tpu年需求量大致3-4萬(wàn)t。隨著汽車工業(yè)向輕量化、節(jié)能化、舒適化和安全化方向發(fā)展，tpu在汽車上作用將越來(lái)越大,應(yīng)用前景越來(lái)越寬廣。 國(guó)內(nèi)外

24、的保險(xiǎn)杠多為聚丙烯（pp）與乙丙橡膠（epdm）共混物材質(zhì)。有專利報(bào)道10，使用tpu制成的保險(xiǎn)杠,先后經(jīng)歷了以4080 km/h的車速進(jìn)行的撞車沖擊試驗(yàn)，和用10 kg大錘60余次的重砸，未發(fā)現(xiàn)明顯破裂，說(shuō)明其安全性能很高，在事故中可降低車輛損傷程度和人員傷亡。該保險(xiǎn)杠生產(chǎn)成本較低,值得開(kāi)發(fā).tpu彈性體材料與pp-epdm共混材料的性能見(jiàn)表4。表4 tpu和ppepdm材質(zhì)的保險(xiǎn)杠性能比較 材質(zhì)tpupp-epdm拉伸強(qiáng)度/mpa55601828變曲模量/mpa30003100600izod沖擊強(qiáng)度/j.m110001200600熱變形溫度/909585密度/g.cm30。900。920.

25、910。92注:tpu保險(xiǎn)杠由沈陽(yáng)化工學(xué)院開(kāi)發(fā)制造；ppepdm保險(xiǎn)杠為國(guó)內(nèi)外使用的現(xiàn)有產(chǎn)品。6.3 在鐵軌枕墊板上應(yīng)用國(guó)內(nèi)外鐵路使用的軌枕墊板,其綜合性能尚不足之處，使用壽命短,影響了列車的提速和綜合設(shè)施配套。專利報(bào)道11,在tpu中添加廉價(jià)填料制成的軌枕墊板，性能優(yōu)于橡膠墊板，可較大限度地吸收行駛的列車對(duì)鋼軌和路基的沖擊壓力,從而在不增加列車牽引動(dòng)力、不改造路基、不減少停站點(diǎn)的情況下，使列車達(dá)到提速目的,行車速度可提高到250 km/h以上。測(cè)試結(jié)果表明,新型軌枕墊板對(duì)鐵路通訊的指揮系統(tǒng)無(wú)任何干擾，其磨耗指標(biāo)比橡膠墊板低10倍,使用壽命大為提高,從而減少墊板更換次數(shù)，降低更換費(fèi)用,綜合性能

26、優(yōu)良。6。4 在航空業(yè)上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)攔阻網(wǎng)用于阻止飛機(jī)起飛或著陸滑跑時(shí)發(fā)生意外沖出跑道，而保證飛行人員和飛機(jī)的安全,避免重大事故發(fā)生。國(guó)外的機(jī)場(chǎng)攔阻網(wǎng)大多由尼龍編織制成。我國(guó)用tpu為原料采用擠出方法制成的攔阻網(wǎng)，具有強(qiáng)度大、重量輕、彈性好、不易霉?fàn)€、耐撕裂、耐低溫、耐油性能好等優(yōu)良性能。在tpu原料中加入熒光物質(zhì)制成的網(wǎng)體能晚上發(fā)光.其各種性能均優(yōu)于國(guó)際上用尼龍編織的網(wǎng)體。例如尼龍編織的豎帶，其拉伸強(qiáng)度為139.2 mpa,用tpu制成的豎帶拉伸強(qiáng)度為186。3 mpa。因而tpu可應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)攔阻網(wǎng)。該攔阻網(wǎng)亦可用作在高速公路或盤山公路危險(xiǎn)地段的護(hù)攔。用tpu制成的飛機(jī)薄壁油箱,不但工藝簡(jiǎn)單，

27、且壁薄，重量輕，使用壽命長(zhǎng)。tpu又具有較高的抗輻射性，適用于制作宇宙飛行人員、x射線和原子能工作人員的保護(hù)衣。隨著航空事業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)飛機(jī)維護(hù)技術(shù)需求也相應(yīng)增加，同時(shí)對(duì)復(fù)原技術(shù)的要求也更加嚴(yán)格,采用壓縮空氣充氣的由tpu制成的氣囊抬高技術(shù),可滿足以上的要求。6.5 電纜外套用于海底等的浮電纜、光纜、地震電纜、飛機(jī)電纜的護(hù)套一般可用tpu加工而成，由于其體積電阻率1012cm，同時(shí)具有耐水解、耐候、耐磨、耐曲撓、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，tpu制造電纜、電線外套，不僅電絕緣性能好，而且對(duì)導(dǎo)體有很好保護(hù)性能,使用安全，不易引起意外火災(zāi)事故。6.6 在醫(yī)療、衛(wèi)生方面的應(yīng)用開(kāi)發(fā)tpu具有良好的生物相容性、抗凝血

28、性和優(yōu)良的物理性能，在醫(yī)學(xué)和生物領(lǐng)域中用量雖少，卻占有重要的地位。tpu還具有以下特性和優(yōu)勢(shì)：(1）卓越的透明度（適于觀察)；（2）絕佳的抗霉性、抗真菌性及抗藻性；（3）低萃取性（優(yōu)于pvc）；(4）無(wú)過(guò)敏反應(yīng);（5）可進(jìn)行射線、環(huán)氧乙烷及干熱消毒.因此，tpu已作為一種優(yōu)良的醫(yī)用材料.按其用途可做成：人工心臟瓣、人工肺、人工皮膚、心臟起博器、氣管、插管、導(dǎo)液管、導(dǎo)尿管、介入導(dǎo)管、連通管、旋塞閥、抗穿刺薄膜、骨科矯形器、繃帶、腹帶等。目前tpu在醫(yī)療衛(wèi)生中的開(kāi)發(fā)，正向生物工程、細(xì)胞工程和免疫工程等方面迅速發(fā)展。估計(jì)目前世界上醫(yī)用tpu用量可達(dá)1.5萬(wàn)t/a。山西省化工研究所和山西醫(yī)學(xué)院開(kāi)發(fā)的聚

29、氨酯氣管套管，比金屬套管用起來(lái)方便適應(yīng)、柔軟、不斷裂、可減輕病人痛苦，無(wú)不良反應(yīng).6。7 在油田及礦山中的應(yīng)用全國(guó)油田每年要耗資數(shù)千元購(gòu)買200多萬(wàn)件的橡膠易損件,如泥漿泵活塞、旋流器、凡爾膠皮、高壓密封圈等，在油田中，多泥沙河流中的水力機(jī)械設(shè)備,會(huì)受到泥沙磨損和氣蝕破壞的聯(lián)合作用，其損壞速度相當(dāng)驚人.tpu在這些領(lǐng)域的使用效果很好，可節(jié)約大量資金.中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所在這方面做了大量的開(kāi)發(fā)工作，其機(jī)械設(shè)備配合tpu配件在油田應(yīng)用，效果不錯(cuò)。礦用篩有金屬篩網(wǎng)及彈性篩板等幾類。與金屬篩相比，由tpu制成的pu彈性篩板噪音小、篩分質(zhì)量高、使用壽命長(zhǎng)，耐磨性是鋼的612倍.tpu的優(yōu)良性能礦山機(jī)械上

30、用途十分廣闊12.煤礦每年需1000多萬(wàn)件高壓密封圈和相當(dāng)數(shù)量的礦用電機(jī)聯(lián)軸節(jié)，需要寬8001100 mm、長(zhǎng)78 mm的煤礦用阻燃抗靜電輸送帶1700萬(wàn)m。開(kāi)采礦石和輸送條件的惡劣，橡膠帶很難滿足使用要求，tpu取代橡膠制作礦用運(yùn)輸帶是一種發(fā)展趨勢(shì)。其阻燃、抗靜電的tpu運(yùn)輸帶還可用作其它工業(yè)的多種運(yùn)輸帶。 7 tpu的改性研究近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)tpu共混技術(shù)的研究十分活躍，即在tpu中摻雜與之相容的廉價(jià)塑料,制成聚合物“合金，從而達(dá)到降低成本，改善特殊要求性能目的。也可將tpu作為一種彈性體聚合物改良劑，從而獲得綜合性能優(yōu)良的共混物. （1）tpu/pvc合金 tpu/pvc合金可明顯提高pv

31、c伸長(zhǎng)率（可代替有毒性的dop增塑劑)擴(kuò)大了pvc應(yīng)用領(lǐng)域。近來(lái)報(bào)導(dǎo)反應(yīng)性共混技術(shù)制備tpu/pvc合金。首先將pvc溶解在制備tpu的原料二元醇中，隨后加入異氰酸酯進(jìn)行原位聚合,形成tpu/pvc合金,性能優(yōu)于一般的tpu/pvc共混合金。 （2）tpu/pom（聚甲醛）合金 tpu/pom合金,可明顯改善pom缺口沖擊強(qiáng)度，從而擴(kuò)大了pom的應(yīng)用領(lǐng)域。 （3）tpu/pc（聚碳酸酯）合金 tpu/pc共混合金可改善pc的韌性、應(yīng)力開(kāi)裂性、缺口敏感性、耐溶劑、耐化學(xué)品性;同時(shí)可降低pc的成型加工溫度.擴(kuò)大了pc的應(yīng)用領(lǐng)域。 （4）tpu/abs合金 采用tpu/abs合金可改善abs的沖擊強(qiáng)

32、度與耐磨性。美國(guó)dow氐公司采用tpu/abs合金用于汽車保險(xiǎn)杠和紡機(jī)配件. (5）tpu/pbt合金 tpu/pbt合金可明顯改善pbt的拉伸屈服強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度。 （6）tpu/tpo合金 日本本田汽車公司已成功地開(kāi)發(fā)成tpu/tpo合金材料,從而改善了tpo的耐磨和抗撕裂性能，已成功地用于汽車底板。 (7）ipntpu新技術(shù) 在tpu加工成型過(guò)程中加入某種反應(yīng)性成分，在熱塑成型之后,通過(guò)后熟化產(chǎn)生局部交聯(lián),形成tpu互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物（ipntpu）從而達(dá)到提高tpu某些特殊要求性能。國(guó)內(nèi)外，關(guān)于tpu改性研究的成果報(bào)道也出現(xiàn)了不少。葉成兵等13采用機(jī)械共混法制備了tpu/pvc合金，探討

33、了共混比對(duì)tpu/pvc共混物性能的影響,結(jié)果表明:tpu/pvc共混物的力學(xué)性能在共混時(shí)有協(xié)同作用,當(dāng)tpu/pvc 共混比為30/70時(shí),共混物的力學(xué)性能要好于單一組分,同時(shí)共混物耐熱性能和耐溶劑性能均較好。 鄔素華等14以氯化聚乙烯/hpvc為改性劑，用熔融共混的方式制備了tpu/cpe/ hpvc合金，發(fā)現(xiàn)cpe/hpvc的加入大大改善了tpu的加工性能,并且tpu/cpe/hpvc基本保持tpu優(yōu)異的耐寒性能，但三元體系的拉伸強(qiáng)度隨cpe/hpvc含量的增加而下降。對(duì)于tpu/cpe/pvc合金，cpe/pvc的加入可以改善tpu的加工性能并降低其成本。 左建華15將無(wú)機(jī)粒子經(jīng)甲苯二

34、異氰酸酯（tdi）和丙烯酸羥丙酯(hpa)表面修飾，分別接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)層和甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯共聚物（pmma copba）層,構(gòu)成復(fù)合粒子，研究了它們混配成pvc材料的力學(xué)性能和韌化機(jī)制。結(jié)果表明：其最大拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度數(shù)值比未經(jīng)包覆處理的對(duì)照組有所提高，提高率分別達(dá)到136%和162%. changsik ha等16用tpu90和tpu-70改性pvc，結(jié)果表明：tpu能夠增加pvc制品的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗磨損性以及熱穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)拉伸模量和硬度影響較小,tpu70比tpu-90有更好的效果。 v。j。r。r。pita等17用didp和tpu擠出改性pvc

35、，表明：螺桿擠出速度對(duì)pvc/tpu混合物的性能沒(méi)有影響,tpu與其它塑料相比呈現(xiàn)出更好的結(jié)構(gòu)性能，當(dāng)用tpu改性pvc時(shí)，tpu對(duì)pvc的加工性能影響很小。 美國(guó)專利18介紹：tpu/cpe/pvc三元共混體系綜合了tpu的高強(qiáng)度、低溫柔順性和耐撕裂等優(yōu)良的物理性能，cpe的低溫性能和pvc的抗紫外線、難燃性及良好的加工性。經(jīng)過(guò)共混，不僅降低了成本，還改善了tpu的加工流動(dòng)性,是一種極有推廣應(yīng)用價(jià)值的新型共混材料。 8 展望tpu是一種綠色材料,由于其優(yōu)良的性能和環(huán)保性,使之正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，所以它具有極好的市場(chǎng)前景?？捎∷⑿允沟胻pu薄膜在鞋材上將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)；汽車也是tpu薄膜和tpu應(yīng)用增長(zhǎng)的一個(gè)巨大市場(chǎng)；吹氣也已經(jīng)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)的南方城市實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng);防水透濕膜是一個(gè)巨大的市場(chǎng),但是由于要和布料貼合，如果技術(shù)不過(guò)關(guān)，會(huì)把布料也損壞，所以對(duì)tpu薄膜質(zhì)量要求很高,相信隨著科技的發(fā)展,這個(gè)行業(yè)會(huì)得到更加深入地發(fā)展；在生物醫(yī)學(xué)性能方面，tpu薄膜無(wú)毒、無(wú)過(guò)敏性反應(yīng)、無(wú)局部刺激性，可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和衛(wèi)生等相關(guān)產(chǎn)品上;在建筑行業(yè)，作為房頂內(nèi)襯材料的薄膜層壓板，預(yù)測(cè)可能成為很大的一個(gè)行業(yè)；用于暖房來(lái)代替使用壽命較短的聚乙烯薄膜也具有很好的前景.隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，質(zhì)優(yōu)、價(jià)格適中的tpu薄膜才能主導(dǎo)