熱塑性聚氨酯彈性體tpu的應(yīng)用分析1111

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1、熱塑性聚氨酯彈性體的應(yīng)用淺談　　熱塑性聚氨酯彈性體（簡稱TPU），以其優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用，已成為重要的聚氨酯材料之一。近年來約以10%速度逐年增長，2000年全球TPU總產(chǎn)量約為14萬~15萬t。我國2000年TPU產(chǎn)量估計為0.4萬t左右。由于聚氨酯原料多元醇及異氰酸酯品種較多，不同相對分子質(zhì)量及分子結(jié)構(gòu)的軟、硬段結(jié)合，所得的TPU的種類及性能各不相同。TPU兼有塑料加工工藝性能和橡膠的物理機械性能，其耐磨、耐油、耐低溫、耐輻射性能尤為優(yōu)良，使其應(yīng)用廣泛。我國由沈陽化工學(xué)院設(shè)計的年產(chǎn)1000t的TPU生產(chǎn)線在遼寧省錦州天工實業(yè)公司已試車成功，并即將投入生產(chǎn)，產(chǎn)品性能經(jīng)過測試已達國際水

2、平?！　∩綎|煙臺華大公司和天津堯舜聚氨酯制品有限公司從國外引進的TPU生產(chǎn)裝置，目前按各自的銷售渠道在正常運轉(zhuǎn)。近年來，由于原料生產(chǎn)裝置和設(shè)備的大量引進，更會促使我國TPU生產(chǎn)的發(fā)展?！　　　?．TPU的合成　　　　TPU合成方法可分為一步法及預(yù)聚法，由于反應(yīng)條件不同，聚合物的性能出現(xiàn)較大的差異。其中最佳的方法是一步法用雙螺桿擠出機生產(chǎn)TPU。對于一步法制得的TPU，基本上是屬于一種嵌段線型聚合物，基本反應(yīng)式為：　　2nOCN-R-NCO+nHO-R'-OH+nHO-R"-OH→∈CONH-R-NHCOO-R'-O-CONH-R-NHCOO-R"-On　　采用雙螺桿擠出機連續(xù)合成TPU，其

3、工藝步驟是由原料準備、計量輸送、混合反應(yīng)、擠出造粒四個部分組成。該工藝具有原料配比計量精確、混合均勻、反應(yīng)溫度均一及物料在機內(nèi)停留時間均勻等特點。但工藝流程中，對原料水分的控制、計量的精度、輸送、溫度分布以及切粒技術(shù)都不可忽視<1>。根據(jù)需要，通過配方的調(diào)整，可設(shè)計出具有合適性能指標的TPU產(chǎn)品。TPU的合成是一個系統(tǒng)工程，掌握好各項要素，就可以取得滿意的效果。TPU合成工藝研究動向，應(yīng)著重在改善其物理機械性能及耐熱性能?！　　　?．TPU的應(yīng)用開發(fā)　　　　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

4、潛在領(lǐng)域有待開拓?！　?.1．在紡織工業(yè)上的應(yīng)用　　TPU在紡織上的應(yīng)用，主要是采用熔融法紡氨綸，國內(nèi)也開展了這方面的工作<2~6>。目前，世界上氨綸生產(chǎn)大部分是以干法為主，美國杜邦公司的氨綸產(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，但投資過高（年產(chǎn)500t的工廠約需投資2億元人民幣），投資回收期長，生產(chǎn)成本也較高，并且存在污染環(huán)境問題，危害人體健康。而熔紡法生產(chǎn)氨綸具有投資較少、成本低、對環(huán)境無污染等優(yōu)勢，并可利用現(xiàn)有其它纖維的熔紡設(shè)備，并無需作大改動和更新設(shè)備就可生產(chǎn)中等品質(zhì)的氨綸，具有較好的經(jīng)濟效益。我國在此領(lǐng)域的開發(fā)與研究均有報道，工業(yè)性氨綸試紡亦取得很好的效果

5、。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，熔紡氨綸的伸長率已達干法水平，其拉伸強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方面有報道<2,3,7>?！　∮腥嗽萌奂徱徊椒?，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度1.3cN/dtex，斷裂伸長率729.1%。我國深圳新綸公司采用二步法制成的氨綸纖維拉伸強度1.6cN/dtex、斷裂伸長率600%，

6、300%定伸恢復(fù)率97%。盡管如此，我國對熔紡法氨綸的研究，還很不夠系統(tǒng)和深入。隨著對紡絲過程中，微相分離結(jié)構(gòu)的形成機理、動力學(xué)及紡絲成型性能方面的深入研究，會進一步完善熔紡工藝，從而制造出性能優(yōu)異的氨綸，這對于我國熔紡氨綸工業(yè)的發(fā)展將起到很大的促進作用?！　“本]新品種開發(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行包復(fù)或包纏，其染色性、機械強度及耐磨性均優(yōu)良。用氨綸作芯絲，外面用蠶絲進行螺旋式包纏，可以提高真絲產(chǎn)品檔次，增加我國絲綢產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。采用純棉紗和氨綸加工成包芯紗，經(jīng)過整染加工后，布面經(jīng)向具有彈性，所

7、開發(fā)的高彈牛仔布及燈芯絨也深受消費者喜愛?！　?.2．汽車保險杠　　　　表1TPU和PP-EPDM材質(zhì)的保險杠性能比較材質(zhì)TPUPP-EPDM拉伸強度/MPa55~6018~28變曲模量/MPa3000~3100600Izod沖擊強度/J.m-11000~1200600熱變形溫度/℃90~9585密度/g.cm-30.90~0.920.91~0.92　　　　　　注：TPU保險杠由沈陽化工學(xué)院開發(fā)制造；PP-EPDM保險杠