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  達(dá)蓓* 2016-04-28 00:00:00

  TPU酯類與醚類的差異 本報告的目的在于明確TPU的大致劃分方法與分類，并將聚酯型聚氨酯彈性體與聚醚型聚氨酯彈性體單獨列出著重加以分析與比較。旨在明了其各自特性，以及二者之間性能方面存在差異的原因，并以此作為日后針對性選擇用料的依據(jù)。 一、TPU簡介 熱塑性聚氨酯彈性體簡稱TPU，又稱PU熱塑料，是一種由低聚物多元醇軟段與二異氰酸酯-擴鏈劑硬段構(gòu)成的線性嵌段共聚物。 TPU的分子內(nèi)含有-NH-COO-基團，其很多特性取決于長鏈二元醇的種類，其硬度用硬段做比例來調(diào)節(jié)，它的光老化性可加光穩(wěn)定劑來加以改善，同時也取決于異氰酸酯是芳香族還是脂肪族。 二、TPU的分類 TPU （Thermoplastic Polyurethane）按不同的標(biāo)準(zhǔn)進行分類。按軟段結(jié)構(gòu)可分為聚酯型、聚醚型和丁二烯型，它們分別含有酯基、醚基和丁烯基；按硬段結(jié)構(gòu)分為氨酯型和氨酯脲型，它們分別由二醇擴鏈或二胺擴鏈獲得。 按有無交聯(lián)可分為純熱塑性和半熱塑性。前者是純線性結(jié)構(gòu)，無交聯(lián)鍵；后者含有少量脲基甲酸酯等交聯(lián)鍵。 按合成工藝分為本體聚合和溶液聚合。在本體聚合中，又可按有無預(yù)反應(yīng)分為預(yù)聚法和一步法: 預(yù)聚法是將二異氰酸酯與大分子二醇先行反應(yīng)一定時間，再加擴鏈劑生成TPU；一步法二異氰酸酯與大分子二醇和擴鏈劑同時混合反應(yīng)生成TPU。溶液聚合是將二異氰酸酯先溶于溶劑中，再加入大分子二醇令其反應(yīng)一定時間，Z后加入擴鏈劑生成TPU。 按制品用途可分為異型件(各種機械零件)、管材(護套、棒型材)和薄膜(薄片、薄板)，以及膠粘劑、涂料和纖維等。 三、聚醚型TPU與聚酯型TPU之間所存在的差異 TPU的軟質(zhì)段可使用多種的聚醇，大致上可分為聚醚系及聚酯系兩種。 聚醚型(Ether):高強度、耐水解和高回彈性，低溫性能好。 聚酯型(Ester):較好的拉伸性能、撓曲性能、耐摩損性以及耐溶劑性能和耐較高溫度。 軟質(zhì)段的差異，對物性所形成的影響如下 : 抗拉強度 聚酯系 > 聚醚系 撕裂強度 聚酯系 > 聚醚系 耐磨耗性 聚酯系 > 聚醚系 耐藥品性 聚酯系 > 聚醚系 透明性 聚酯系 > 聚醚系 耐菌性 聚酯系 < 聚醚系 濕氣蒸發(fā)性 聚酯系 < 聚醚系 低溫沖擊性 聚酯系 < 聚醚系 1、 生產(chǎn)原料及配方差異 （1）聚醚型TPU的生產(chǎn)原料主要有4-4’—二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、聚四氫呋喃（PTMEG）、1、4—丁二醇（BDO），其中MDI的用量約在40%左右，PTMEG約占40%，BDO約占20% （2）聚酯型的TPU生產(chǎn)原料主要有4-4’—二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、1、4—丁二醇（BDO）、己二酸（AA），其中MDI的用量約在40%，AA約占35%，BDO約占25% 2、分子質(zhì)量分布及影響 聚醚的相對分子質(zhì)量分布遵循Poisson幾率方程，相對分子質(zhì)量分布較窄；而聚酯二元醇的相對分子質(zhì)量分布則服從Flory幾率分布，相對分子質(zhì)量分布較寬。 軟段的分子量對聚氨酯的力學(xué)性能有影響，一般來說，假定聚氨酯分子量相同，其軟段若為聚酯，則聚氨酯的強度隨作聚酯二醇分子量的增加而提高；若軟段為聚醚，則聚氨酯的強度隨聚醚二醇分子量的增加而下降，不過伸長率卻上升。這是因為聚酯型軟段本身極性就較強，分子量大則結(jié)構(gòu)規(guī)整性高，對改善強度有利，而聚醚軟段則極性較弱，若分子量增大，則聚氨酯中硬段的相對含量就減小，強度下降。 3、力學(xué)性能比較： 聚醚、聚酯等低聚物多元醇組成軟段。軟段在聚氨酯中占大部分，不同的低聚物多元醇與二異氰酸酯制備的聚氨酯性能各不相同。極性強的聚酯作軟段得到的聚氨酯彈性體及泡沫的力學(xué)性能較好。因為，聚酯制成的聚氨酯含極性大的酯基，這種聚氨酯內(nèi)部不僅硬段間能夠形成氫鍵，而且軟段上的極性基團也能部分地與硬段上的極性基團形成氫鍵，使硬相能更均勻地分布于軟相中，起到彈聯(lián)點的作用。在室溫下某些聚酯可形成軟段結(jié)晶，影響聚氨酯的性能。聚酯型聚氨酯的強度、耐油性、熱氧化穩(wěn)定性比PPG聚醚型的高，但耐水解性能比聚醚型的差。 4、水解穩(wěn)定性比較： 聚酯型熱塑性聚氨酯用碳化二亞胺進行保護后，耐水解性有所提高。聚醚酯型熱塑性聚氨酯和聚醚型熱塑性聚氨酯在高溫下的耐水解性Z好。 聚酯易受水分子的侵襲而發(fā)生斷裂，且水解生成的酸又能催化聚酯的進一步水解。聚酯種類對彈性體的物理性能及耐水性能有一定的影響。隨聚酯二醇原料中亞甲基數(shù)目的增加，制得的聚酯型聚氨酯彈性體的耐水性提高。酯基含量較小，其耐水性也較好。同樣，采用長鏈二元酸合成的聚酯，制得的聚氨酯彈性體的耐水性比短鏈二元酸的聚酯型聚氨酯好。 5、耐微生物性比較： 聚酯型軟質(zhì)熱塑性聚氨酯與潮濕的土壤長時間接觸，會被微生物侵蝕，而聚醚型軟質(zhì)或硬質(zhì)熱塑性聚氨酯以及聚醚型熱塑性聚氨酯或硬質(zhì)熱塑性聚氨酯通常不會受到微生物侵蝕。 四、產(chǎn)生差異原因的分析 1、聚醚多元醇： 聚醚多元醇是在分子主鏈接構(gòu)上含有醚鍵、端基帶有羥基的醇類聚合物或齊聚物。因其結(jié)構(gòu)中的醚鍵內(nèi)聚能較低，并易于旋轉(zhuǎn)，故由它制備的聚氨酯材料低溫柔順性能好，耐水解性能優(yōu)良，雖然機械性能不如聚酯多元醇基聚氨酯，但手感性好。體系粘度低，易與異氰酸酯、助劑等組分互溶，加工性能優(yōu)良。 2、聚酯多元醇： 聚酯多元醇主要是由二元羧酸和二元以上醇類化合物進行縮聚反應(yīng)生成的產(chǎn)物，其結(jié)特征是在分子主鏈上含有酯基、在端基上具有羥基的大分子醇類，分子量一般為500~3000。 由聚酯多元醇為基礎(chǔ)的聚氨酯材料，通常都具有力學(xué)機械性能好，耐油、抗磨性能優(yōu)越等特點，但它們的耐水解性能較差，低溫柔順性差，其制品的手感，尤其是低溫時的手感不如聚醚多元醇基聚氨酯柔軟。聚酯多元醇的內(nèi)聚能大，室溫下多為蠟狀固體，加熱熔融后的粘度較大，它們與聚氨酯合成中所用的其它原料組分的互溶性遠(yuǎn)不如聚醚多元醇好。

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