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(jiǎn)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(lái)約以10%速度逐年增長(zhǎng)，2000年全球TPU總產(chǎn)量約為14萬(wàn)~15萬(wàn)t。我國(guó)2000年TPU產(chǎn)量估計(jì)為0.4萬(wàn)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(duì)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(jī)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(guó)由沈陽(yáng)化工學(xué)院設(shè)計(jì)的年產(chǎn)1000t的TPU生產(chǎn)線在遼寧省錦州天工實(shí)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(guò)測(cè)試已達(dá)國(guó)際水

2、平?！　∩綎|煙臺(tái)華大公司和天津堯舜聚氨酯制品有限公司從國(guó)外引進(jìn)的TPU生產(chǎn)裝置，目前按各自的銷售渠道在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來(lái)，由于原料生產(chǎn)裝置和設(shè)備的大量引進(jìn)，更會(huì)促使我國(guó)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(jī)生產(chǎn)TPU。對(duì)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(jī)連續(xù)合成TPU，其

3、工藝步驟是由原料準(zhǔn)備、計(jì)量輸送、混合反應(yīng)、擠出造粒四個(gè)部分組成。該工藝具有原料配比計(jì)量精確、混合均勻、反應(yīng)溫度均一及物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間均勻等特點(diǎn)。但工藝流程中，對(duì)原料水分的控制、計(jì)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(guò)配方的調(diào)整，可設(shè)計(jì)出具有合適性能指標(biāo)的TPU產(chǎn)品。TPU的合成是一個(gè)系統(tǒng)工程，掌握好各項(xiàng)要素，就可以取得滿意的效果。TPU合成工藝研究動(dòng)向，應(yīng)著重在改善其物理機(jī)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(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

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(guó)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(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（年產(chǎn)500t的工廠約需投資2億元人民幣），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

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(zhǎng)率已達(dá)干法水平，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<2,3,7>?！　∮腥嗽萌奂徱徊椒ǎ瑑?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1.3cN/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1.6cN/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率600%，

6、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?！　“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(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

7、開發(fā)的高彈牛仔布及燈芯絨也深受消費(fèi)者喜愛(ài)?！　?.2．汽車保險(xiǎn)杠　　　　表1TPU和PP-EPDM材質(zhì)的保險(xiǎn)杠性能比較材質(zhì)TPUPP-EPDM拉伸強(qiáng)度/MPa55~6018~28變曲模量/MPa3000~3100600Izod沖擊強(qiáng)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(xiǎn)杠由沈陽(yáng)化工學(xué)院開發(fā)制造；PP-EPDM保險(xiǎn)杠