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TPU材料的應用及特性

时间:2019-03-05     作者:GG扑克新材料【原创】   阅读

   tpu(熱塑性聚氨酯彈性體橡膠)TPU(Thermoplastic polyurethanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠。主要分為有聚酯型和聚醚型之分,它硬度範圍寬(60HA-85HD)、耐磨、耐油,透明,彈性好,在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領域得到廣泛應用,無鹵阻燃TPU還可以代替軟質PVC以滿足越來越多領域的環保要求。所謂彈性體是指玻璃化溫度低於室溫度,斷裂伸長率>50%,外力撤除後複原性比較好的高分子材料。聚氨酯彈性體是彈性體中比較特殊的一大類,聚氨酯彈性體的硬度範圍很寬,性能範圍很寬,所以聚氨酯彈性體是介於橡膠和塑料的一類高分子材料。可加熱塑化,化學結構上沒有或很少交聯,其分子基本是線性的,然而卻存在一定的物理交聯。這類聚氨酯稱為TPU。


TPU材料



  特性TPU的主要特性有:硬度範圍廣:通過改變TPU各反應組分的配比,可以得到不同硬度的產品,而且隨著硬度的增加,其產品仍保持良好的彈性和耐磨性。機械強度高:TPU製品的承載能力、抗衝擊性及減震性能突出。


  TPU耐寒性突出:


  TPU的玻璃態轉變溫度比較低,在零下35度仍保持良好的彈性、柔順性和其他物理性能。加工性能好:TPU可采用常見的熱塑性材料的加工方法進行加工,如注塑、擠出、壓延等等。同時,TPU與某些高分子材料共同加工能夠得到性能互補的聚合物合金。耐油、耐水、耐黴菌。


  再生利用性好:


  TPU作為彈性體是介於橡膠和塑料之間的一種材料,這從它的剛性看出來,TPU的剛性可由彈性模量來度量。橡膠的彈性模量通常在1~10Mpa,TPU在10~1000Mpa,塑料(尼龍,ABS,PC,POM)在1000~10000Mpa。TPU的硬度範圍相當寬,從Shore A 60~Shore D 80並且在整個硬度範圍內具有高彈性;TPU在很寬的溫度範圍內-40~120℃,具有柔性,而不需要增塑劑;TPU對油類(礦物油,動植物油脂和潤滑油)和許多溶劑有良好的抵抗能力;TPU還有良好的耐天候性,極優的耐高能射線性能。眾所周知的耐磨性,抗撕裂性,屈擾強度都是優良的;拉伸強度高,伸長率大,長期壓縮永久變形率低等都是TPU的顯著優點。


TPU材料



  這裏介紹的TPU性能包括三個方麵:力學性能,物理性能和環境性能。


  1.力學性能:TPU彈性體的力學性能主要包括:硬度,拉伸強度,壓縮性能,撕裂強度,回彈性和耐磨性能,耐屈擾性等,而TPU彈性塑料的力學性能,除這些性能外,還有較高剪切強度和衝擊功等。


  2.硬度:硬度是材料抵抗變形,刻痕和劃傷的能力的一種指標。TPU硬度通常用邵爾A(Shore A)和邵爾D(shore D)硬度計測定,邵爾A用於比較軟的TPU,邵爾D用於較硬的TPU。硬度主要由TPU結構中的硬段含量來決定,硬段含量越高,TPU的硬度就會隨之上升。硬度上升後,TPU的其他性能也會發生改變,拉伸模量和撕裂強度增加,剛性和壓縮應力(負荷能力)增加,伸長率降低,密度和動態生熱增加,耐環境性能增加。TPU的硬度與溫度存在一定關係。從室溫冷卻降溫至突變溫度(-4~-12℃),硬度無明顯變化;在突變溫度下,TPU硬度突然增加而變得很硬並失去彈性,這是由於軟段結晶作用的結果。


  3.硬度與定伸應力和伸長率的關係以及硬度與撕裂強度的關係。隨著TPU硬度的增加,100%定伸應力和300%定伸應力迅速增加,伸長率下降。這主要是由於硬段含量增加的結果:硬段含量高,其所形成硬段相越易形成次晶或結晶結構增加了物理交聯的數量而限製材料變形。若使材料變形必須提高應力,從而提高了定伸應力,同時伸長率下降。TPU硬度與撕裂強度的關係,隨硬度增加,撕裂強度迅速增加,其理由亦與模量的解釋相同。