热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的弹性体,具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能,加工性能好。

 

分类及特点

按划分标准的不同,TPU可以有很多不同的分类。比如,按软段结构可分为聚酯型、聚醚型和丁二烯型,它们分别含有酯基、醚基或丁烯基。按硬段结构分为氨酯型和氨酯脲型,它们分别由二醇扩链剂或二胺扩链剂获得。普遍常见的划分是分为聚酯型和聚醚型。

 

聚醚型(Ether):高强度、耐水解和高回弹性,低温性能好。

聚酯型(Ester):较好的拉伸性能、挠曲性能、耐摩损性以及耐溶剂性能和耐较高温度。

 

像浇注型聚氨酯(液体)和混炼型聚氨酯(固体)一样,TPU具有高模量、高强度、高伸长和高弹性、优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。其中拉伸强度高、伸长率大,长期压缩永久变形率低等都是TPU的显著优点。

 

TPU材料的特点
采用TPU之前,有必要了解这些

高耐磨性:从TPU与其他材料的Taber磨耗指数对比可以看出。

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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。

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机械强度高:TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。

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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,如注射、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。

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耐寒性突出:TPU的玻璃态转变温度比较低,在-35℃仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。

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耐油、耐水、耐霉菌。

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再生利用性好。

 

TPU分类(部分)

(1)脂肪族聚醚氨酯,以HMDI或六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、PTMEG及BD为原料的TPU具有良好的生物相容性、强度及可加工性。

 

(2)芳香族聚醚氨酯,这类TPU以MDI、PTMEG及BD为原料。与脂肪族聚醚氨酯相比,它们具有类似的生物相容性,而物理强度、耐溶剂性及高温可加工性比脂肪族TPU好,是一类应用较早、牌号较多的TPU。其缺点是暴露在光或γ射线下时间长了会变黄。如果操作温度不当可产生亚甲基-4,4’-二苯基二胺(MDA)。

 

(3)脂肪族聚碳酸酯氨酯,这类TPU以HMDI、聚碳酸酯二醇为原料。它具有与聚醚氨酯类似的生物相容性,耐氧化降解性及生物稳定性更好,有良好的强度和操作性。

(4)芳香族聚碳酸酯氨酯,其原料是MDI、聚碳酸酯二醇和BD。它具有与脂肪族聚碳酸酯氨酯类似的生物稳定性及生物相容性,芳香族聚氨酯的强度和耐溶剂性,缺点是可能产生MDA及黄变。

 

(5)芳香族聚酯氨酯,以聚己内酯或聚己二酸酯MDI和BD为原料,这类TPU的强度比PTMEG型聚氨酯的高,但易于水解和受微生物的侵袭。

 

(6)聚氨酯-脲弹性体,例如Bayer(美国)公司的Texin5590是一种脂肪族聚醚脲型TPU,设计用于与血液接触的场合,以及管形材料及导液管等短期植入装置。

快速辨识TPU

如何分辨弹性体中的TPU材质?在没有测试仪器时,我们可以用看、闻、摸等方法辨别这种材质是不是TPU。   

最简单的方法,是用打火机点燃产品,当火苗跟产品接触后会产生反应。前2秒,产品开始融化,会有气泡产生,慢慢地,融化部分开始发黑,有的变成焦糖色,有的变成黑色,并有黑色烟雾。此时,闻一闻,因为TPU是一种聚合物,里面必须有多元醇,当多元醇燃烧时会出现乙醇的味道,就是有种香味,嗅觉没问题的人一般可以闻出来。 

如果出现以上3种过程,基本可以判定是TPU材质,当然也不一定是。最后可以试试融化的物质可不可以拉出丝来。

   

原文始发于微信公众号(医用塑料),有删减

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作者 xie, yao