TPU,全称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶,与TPR的名称相似,同属弹性体橡胶材料类别。此材料因其硬度范围广泛,从3***至90A(其中35-7***区间材料成本相对较高),以及50D至80D的不同规格,使其在体育用品、汽车配件、电子产品和日常消费品等诸多领域中广泛应用。
①硬度可调性强:正如前面所述,TPU材料的硬度可以根据配方成分进行调整,其特性表明随着硬度增加,所制成产品的耐磨性和弹性也会***提升。
②加工方式多样:作为TPE热塑性弹性体家族的一员,TPU同样可通过注塑成型、吹塑工艺及挤出等方法实现灵活加工。
③***机械性能:相较于TPE、TPR,TPU具有更强的承载能力和优异的耐磨属性,比天然橡胶高出五倍以上,因此常被重工业采用制造高强度TPU脚轮等产品,承重能力可达500kg甚至更多。
④***耐候性:常规塑胶原料往往在长期处于70℃以上的高温环境下会影响其使用效能,并可能发生氧化反应。而TPU材料则能在高达120℃的环境中保持正常工作状态,同时低温耐受力低至-50℃。无论面对何种恶劣环境条件,由TPU制成的产品都能展现***的工作性能。
⑤环保优势明显:TPU材料对生物***性,在生产过程中不添加有害助剂,由此确保了其制品对人体完全无害且无刺激反应。此外,TPU制品具有良好的回收利用性,这也使得医疗行业将TPU选作制作各种瓶塞的理想原料。
⑥***抗弯折性:对于线材类产品而言,许多塑胶材料在弯折后可能无法恢复原状或出现表面断裂现象。然而,TPU凭借其高分子结构特性,在抗弯折性能方面表现出色,无论在何种环境条件下均能保持***的抗弯折和回弹性。
⑦超群拉伸强度:TPU材料的拉伸强度可以达到惊人的70MPa,断裂伸长率更是高达1000%,展现了其在力学性能方面的***表现。
TPU在多个领域中发挥着重要作用:
1. 汽车制造业:TPU凭借其***机械性能、耐油性、脂类和高低温环境下的稳定性,以及良好的弹性与耐磨特性,逐渐在汽车行业中得到广泛应用。例如,TPU被用于制造刹车管路、燃油管路、安全气囊部件以及内饰装饰件等。
2. 电缆行业:得益于TPU材料的抗撕裂性、耐磨性和弯曲恢复性,尤其在宽泛温度范围内保持稳定的特点,它成为高规格电缆的理想保护材料,如控制电缆和电力电缆。此外,TPU还具有耐化学物质、耐水解和抗微生物分解的能力,并易于加工和染色,因此其在电缆行业的应用日益广泛。
3. 管材生产:由于TPU具备宽温度范围内的柔韧性和抗裂性,记忆性强,不易扭结且能快速恢复原形,同时具备可熔接、耐油品、化学品及脂肪类物质等特点,使其成为***高端管材的选择。目前,TPU已被应用于制造各种油管、水管、压缩空气管、气动元件软管等产品。
4. 鞋类及运动器械制造:作为橡胶、PVC、SBS之后的第四代鞋底材料,TPU因其超越前几代材料的弹性和力学强度,以及***的耐磨、抗裂、弯折性能和摩擦力,已成为制作各类专业鞋底和鞋面的理想材料,如足球鞋、冰刀鞋、登山鞋、防护工作鞋等。不仅如此,TPU还常被用作制作足球、手球、篮球、排球等球类表面材料以及多种运动器械的辅助材料。
5. 异型材制品:鉴于TPU可以通过注塑、挤出、压延等塑料加工工艺加工成各种形状,使得这种材料在需要耐油、耐高温、耐老化以及高机械性能的各种***装饰线条、密封条和软硬结合装饰条等领域大放异彩。尤其是热塑性弹性体所具有的极高弹性以及不受油污、高温、恶劣环境影响的特性,使TPU和TPE材料成为这类高品质产品的***材料。
热塑性弹性体,以TPU和TPE为代表的***多功能材料,自1960年代左右起步以来,凭借其超越传统通用塑料的***性能,已在新材料领域崭露头角,并被视为21世纪科学发展的重要成果,拥有广阔的发展前景。
相较于通用塑料,TPU在多个方面展现出更为优越的特性:
1. 极高的耐磨耐刮擦性能;
2. ***抗撕裂性和韧性;
3. 弯曲疲劳性能***,回弹性强;
4. 抗张强度及断裂伸长***人一筹;
5. 适应宽泛的工作温度范围,能在-35℃至50℃低温下保持柔韧,且能承受高达150℃的高温;
6. 长期使用下的压缩***变形小;
7. 对油脂、润滑油以及脂肪族碳氢化合物具有良好的耐溶剂性;
8. 具备抵抗氧与臭氧氧化的耐老化特性。
TPU材料的物理机械性能尤其引人注目,冲击强度可超过1000MPa,拉伸强度可达50MPa以上,同时具备超乎寻常的拉伸延伸率,通常在500%以上;玻璃化转变温度可达150℃;材料的磨损损耗极低,在0.035%以下;对于油类有***耐受性,即使长时间浸泡也不会变质;其弹性远高于普通橡胶,表面平滑度优异;在耐磨耗和抗折断性能上表现***,例如用TPU制成的管材可以反复弯曲折叠达5万次而无明显形变,用作鞋底材料时也可承受至少2万次弯折而不破裂。
得益于其***的弹性和物性、易加工性、经济实用性和对环保***要求的高度契合,TPU产品广泛应用于注塑成型、挤出成形、压延、流延膜制造以及吹塑等各类塑料加工工艺中。
聚氨酯类热塑性弹性体(TPE)以TPU简称,全球年产量已超过20万吨,占据整个聚氨酯(包括CPU和MPU)市场的五分之一。欧美地区的TPU产业发展尤为***,两地总消耗量约达14-16万吨,占据了全球总量的四分之三左右;日本和印度分别达到1.2万吨,而中国的需求量约为9000吨。
TPU因其***机械强度、耐磨性、耐油性和抗挠曲性而广受青睐,尤其是在耐磨性能上表现突出。然而,其耐热性、耐热水性和耐压缩性相对较弱,且制品易出现黄变现象,在加工过程中也容易粘附模具。目前,欧美国家主要将TPU应用于生产滑雪靴、登山靴等体育用品及各种运动鞋、旅游鞋,消费量巨大。
此外,TPU可通过注塑和挤出等工艺方法制造汽车零件、机械设备零部件以及钟表部件,并被广泛用于高压胶管外胶层、纯胶管、薄片、传动带、输送带、电线电缆、胶布等多种产品中。其中注塑成型占到总应用的40%以上,挤出成型则约占35%。
近年来,为提升TPU的加工便利性,市场上出现了许多新型易加工品种。例如适用于双色成型、透明度高、流动性好且可提高回收率的制鞋用TPU,以及用于制造透明胶管、无塑化剂、硬度低、易于加工的TPU新品种。还有专为汽车保险杠等大型组件设计的玻璃纤维增强型TPU,可以***提高产品的刚性和冲击韧性。
国际市场上,TPU的主要生产商集中在美日欧地区,厂家数量超过30家,提供的品种牌号丰富多样。如德国Bayer、BASF,英国原ICI现已被亨斯迈收购以及Anchor等企业重点聚焦于鞋业应用,而美国的DDE、Mobay和日本的Elastoran、Polyurethane等公司则侧重于汽车与机械部件领域,并积极拓展其他市场。在TPU的基础上开发出不完全互穿网络结构(IPN)的TPU新产品,通过热塑成型后“熟成”过程,进一步优化了物理机械性能。另外,TPU与PC共混形成的合金型TPU提升了汽车保险杠的安全性能。同时,高透湿性TPU、导电性TPU等特殊功能性产品应运而生,并开始涉足生物医学、磁带、安全玻璃等领域。
我国作为亚洲***的PU生产和消费大国,至2000年产量已达92万吨,现今更超过百万吨级别,占全球400万吨总量的四分之一。国内对PUR弹性体需求旺盛,烟台、太原、南京、上海等地拥有超过10万吨的PUR生产能力,其中2000年PUR产量8.5万吨,TPU产量0.5万吨。制鞋业、合成革行业和汽车行业是推动TPU应用增长的主要市场,涂料和粘合剂行业同样具有广阔前景。未来随着上海、南京等地建设***16万吨以上的大型聚氨酯生产基地的完工,预计TPU产量将迎来数倍增长。届时,中国将以全球***规模的TPU鞋底制造业和快速发展的汽车零部件产业为核心,构建一个多元化、繁荣的TPU产业世界。
TPE和TPU都属于软性材料,这两种材料都具有优良的橡胶弹性。对于那些不太了解热塑性弹性体行业的顾客来说,很容易将TPE和TPU搞混。那么今天我们来说一下TPE和TPU之间的区别。
TPE是热塑性弹性体的通称,英文名称为Thermoplastic Elastomer。TPE是一种特殊功能性的材料,具有塑料塑性和橡胶弹性。根据材料组成结构单元不同,TPE主要分为聚苯乙烯系弹性体TPS、热塑性聚氨酯TPU、PP与三元乙丙共混改性热塑性动态硫化弹性体TPV以及热塑性聚酯弹性体TPEE。其中,TPS类热塑性弹性体的使用量***。
TPU是热塑性聚氨酯的缩写,是一种非常重要的弹性体材料。TPU具有硬度范围广,具有良好的弹性、耐磨性和机械强度高、耐寒性优异、加工性能好、耐油、耐水、耐霉菌、再生利用性好等特点。TPU广泛应用于汽车部件、机械工业、各种齿轮、防震部件、盖类、连接器、鞋后跟、滑雪靴、安全靴、***鞋底、软管等领域。
TPE和TPU之间的区别主要体现在以下几个方面:
1.硬度范围:TPE的硬度范围非常广,可以在ShoreA Scale 0~100范围内变动,而TPU的硬度范围通常在Shore60A~Shore70D。因此,TPE的硬度区间是中低硬度,而TPU硬度则是中高硬度。
2.燃烧特性:TPE燃烧时气味为特殊的芳香味,还带有石油气味。其火焰先端为黄色,而火焰根部则为蓝色。TPU燃烧时带有刺激性异味,并且还会有轻微的兹兹声。
3.性能差异:TPU的弹性、耐屈挠、抗蠕变性能等优于TPE。这是因为TPU的材料结构为聚合物均相结构,属于聚合物树脂类。而TPE则是多组分共混而成的多相结构聚集的合金材料。在所有硬度范围内,TPU表现出优良的弹性,并且制品不易变形;而高硬度的TPE加工容易发生制品变形。
4.触感区别:在一些包覆成型的产品中,如手柄、轮子,可能会使用到TPE或TPU。TPU材质的产品手感较为粗糙,摩擦阻力也比较大。而对于TPE材质的产品来说,手感则比较细腻柔和,摩擦性能较弱。
综上所述,TPE和TPU都是***的软性材料,但两者具有不同的特点和适用范围。
热塑性弹性体TPU是现在应用的范围很广的一种弹性材料,TPU材料逐渐的代替现在的注塑胶料,那么有关于TPU材料的特性您了解多少呢?下面,就由佳铭来为您介绍一下TPU材料的主要特性吧:
硬度范围广:橡胶的弹性模量通常在1~10Mpa,TPU在10~1000Mpa,塑料(尼龙,ABS,PC,POM)在1000~10000Mpa。TPU材料的硬度范围相当宽,从ShoreA60~ShoreD80并且在整个硬度范围内具有高弹性;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和耐磨性。
机械强度高:TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。
耐寒性突出:TPU的玻璃态转变温度比较低,在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。众所周知的耐磨性,抗撕裂性,屈扰强度都是优良的;
加工性能好:TPU原料可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工,如注塑、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。耐油、耐水、耐霉菌。再生利用性好。