TPU

熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）是一類加熱可以塑化、溶劑可以溶解的彈性體，具有高強度、高韌性、耐磨、耐油等優異的綜合性能，加工性能好，廣泛應用於國防、醫療、食品等行業。

熱塑性聚氨酯彈性體，以其優異的性能和廣泛的應用，已成為重要的熱塑性彈性體材料之一，其分子基本上是線型的，沒有或很少有化學交聯。線型聚氨酯分子鏈之間存在著許多氫鍵構成的物理交聯，氫鍵對其形態起到強化作用，從而賦予許多優良的性能，如高模量、高強度，優良的耐磨性、耐化學品、耐水解性、耐髙低溫和耐黴菌性。這些良好的性能使得熱塑性聚氨酯被廣泛應用於鞋材、電纜、服裝、汽車、醫藥衛生、管材、薄膜和片材等許多領域。最終製品一般不需要進行硫化交聯，可以縮短反應周期，降低能耗。由於它基本上是線型結構聚合物，可採用與熱塑性塑料同樣的技術和設備來加工，如注塑、擠出、吹塑、壓延等，特別適用於大批量生產的中、小型尺寸部件。廢棄物料能夠回收並重新利用，生產或加工過程中可使用不同助劑或填料來改善某些物理性能並降低成本。

TPU顆粒及粉狀物：

聚氨酯熱塑性彈性體有聚酯型和聚醚型兩類，白色無規則球狀或柱狀顆粒，密度1.10~1.25g/cm，聚醚型相對密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化溫度為100.6~106.1℃，聚酯型玻璃化溫度108.9~122.8℃。聚醚型和聚酯型的脆性溫度低於-62℃，聚醚型耐低溫性能優於聚酯型。

TPU的主要特性有：

硬度範圍廣：通過改變TPU各反應組分的配比，可以得到不同硬度的產品，而且隨著硬度的增加，其產品仍保持良好的彈性和耐磨性。

機械強度高：TPU製品的承載能力、抗衝擊性及減震性能突出。

耐寒性突出：TPU的玻璃態轉變溫度比較低，在零下35度仍保持良好的彈性、柔順性和其他物理性能。

加工性能好：TPU可採用常見的熱塑性材料的加工方法進行加工，如注塑、擠出、壓延等等。同時，TPU與某些高分子材料共同加工能夠得到性能互補的聚合物合金。

耐油、耐水、耐黴菌。

再生利用性好。

TPU作為彈性體是介於橡膠和塑料之間的一種材料，這從它的剛性看出來，TPU的剛性可由彈性模量來度量。橡膠的彈性模量通常在1~10Mpa，TPU在10~1000Mpa，塑料（尼龍，ABS，PC，POM）在1000~10000Mpa。TPU 的硬度範圍相當寬，從Shore A 60~Shore D 80並且在整個硬度範圍內具有高彈性；TPU在很寬的溫度範圍內-40~120℃，具有柔性，而不需要增塑劑； TPU對油類（礦物油，動植物油脂和潤滑油）和許多溶劑有良好的抵抗能力；TPU 還有良好的耐天候性，極優的耐高能射線性能。眾所周知的耐磨性，抗撕裂性，屈擾強度都是優良的；拉伸強度高，伸長率大，長期壓縮永久變形率低等都是TPU的顯著優點。

這裡介紹的TPU性能包括三個方面：力學性能，物理性能和環境性能。

1. 力學性能：TPU彈性體的力學性能主要包括：硬度，拉伸強度，壓縮性能，撕裂強度，回彈性和耐磨性能，耐屈擾性等，而TPU 彈性塑料的力學性能，除這些性能外，還有較高剪切強度和衝擊功等。

（a）硬度：硬度是材料抵抗變形，刻痕和划傷的能力的一種指標。TPU硬度通常用邵爾A（Shore A）和邵爾D（shore D）硬度計測定，邵爾A用於比較軟的TPU，邵爾D用於較硬的TPU。硬度主要由TPU結構中的硬段含量來決定，硬段含量越高，TPU的硬度就會隨之上升。硬度上升后，TPU的其他性能也會發生改變，拉伸模量和撕裂強度增加，剛性和壓縮應力（負荷能力）增加，伸長率降低，密度和動態生熱增加，耐環境性能增加。TPU的硬度與溫度存在一定關係。從室溫冷卻降溫至突變溫度（-4~-12℃），硬度無明顯變化；在突變溫度下，TPU硬度突然增加而變得很硬並失去彈性，這是由於軟段結晶作用的結果。

（b）硬度與定伸應力和伸長率的關係以及硬度與撕裂強度的關係。隨著TPU硬度的增加，100%定伸應力和300%定伸應力迅速增加，伸長率下降。這主要是由於硬段含量增加的結果：硬段含量高，其所形成硬段相越易形成次晶或結晶結構增加了物理交聯的數量而限制材料變形。若使材料變形必須提高應力，從而提高了定伸應力，同時伸長率下降。TPU硬度與撕裂強度的關係，隨硬度增加，撕裂強度迅速增加，其理由亦與模量的解釋相同。

TPU的配方和性能可進行非常多種類的排列組合。但是在現實設計配方和工業化生產時，卻會因為原材料（多元醇和多異氰酸酯以及擴鏈劑）相互的限制，從而使真正可用於很高端的應用的研發還是非常的困難。

TPU的合成方法按有無溶劑可分為兩類：無溶劑的本體聚合法和有溶劑的溶液聚合法。本體聚合按反應步驟又可分為一步法和預聚體法。一步法是將低聚物二元醇、二異氰酸酷和擴鏈劑同時混合生成。一步法工藝簡單，操作方便，但其反應熱難以排除，易產生副反應。用一步法合成了聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體，首先在反應器中稱取配方量的聚酯多元醇和擴鏈劑，丁二醇，升溫至120℃真空脫水。迅速加入已預熱的快速攪拌均勻，倒入已預熱的容器中，於120℃真空焙烘，再降溫至100℃烘得淺黃色半透明聚氨酯產物，之後在平板壓機上壓製成試片，製備的TPU具有較高的力學性能和阻尼性能。

TPU合成化學方程式

TPU合成工藝過程

預聚體法是將低聚物二元醇和二異氰酸酯先反應，在少量催化劑條件下與乾燥的擴鏈劑合成。預聚體法在製作中的工藝過程較複雜，耗能高，製成的預聚體粘度大，增加了工藝操作難度。但預聚體副反應少，製成的產品性能優於一步法。

按反應過程的連續性可分為間歇法和連續法。間歇法常用的生產設備包括自動化澆注設備、熟化烘箱、破碎錘、擠出機等，其生產效率低，產品質量不均，不適合大規模生產，因此國內外相繼進行了連續化生產工藝及設備的研究。連續法設備為反應擠出生產線，其主要設備包括原料貯罐、澆注機、平行雙螺桿擠出機、水下切粒機、分離乾燥設備和封裝設備。雙螺桿連續反應擠法是目前生產的主流工藝，生產效率高、產品品質穩定，適合大規模生產。它生產的可用於塗料、彈性體和黏合劑等方面。

+ 很好 0 好 - 不好

各種TPU成型品的用途:

手機殼

汽車部件

球型聯軸節；防塵蓋；踏板剎車器；門鎖撞針；襯套

板簧襯套；軸承；防震部件；內外裝飾件；防滑鏈等

機械·工業用部件

各種齒輪；密封件（主要起耐磨和耐油作用）；防震部件；取模針；襯套；軸承

蓋類；連接器；橡膠篩；印刷膠輥等

服飾輔料

女士文胸肩帶、服裝鬆緊帶等。

鞋類

壘球鞋、棒球鞋、高爾夫球鞋、足球鞋鞋底及鞋前掌

女士鞋後跟；滑雪靴；安全靴，高檔鞋底等

TPU環保地板

各種運動地板、商用地板，TPU其物性決定了TPU產品的耐磨性、環保型等性能高於PVC產品。

其他

自位輪；把手；錶帶等

管材·軟管

高壓管；醫療管；油壓管；氣壓管；燃料管；塗敷管

輸送管；消防水帶等

薄膜·板材

轉動帶（具有一定的拉伸作用）；氣墊；膜片；鍵盤板；複合布等

電線·電纜

電力通信電纜；計算機配線；汽車配線；勘探電纜等

其他

各種環形管線；圓形帶；V型帶；同步帶；防滑帶等

壓 延

軟體槽、罐類；薄膜複合片材箱包面料等

吹 塑

各種車輛用箱類；各種容器類

吹 膜

超薄、寬幅薄膜（醫療、衛生用品）

溶 液

熔接料；粘接劑；人造革、合成革、繩、鐵絲、手套等塗層

油墨連接料：具有耐磨性好、高韌性、抗回粘性能優異等特點。

主要優點：優異的附著力；低粘度；良好的耐曲撓性；優異的耐磨性；高光澤度；耐候性能優。

溶劑體系：酮類溶劑

應用：各類鞋材油墨，絲印油墨，塗層色漿等。

TPU為熱塑性聚氨酯，有聚酯型和聚醚型之分，它硬度範圍寬（60A-85D）、耐磨、耐油，TPU品牌牌號眾多，質量參差不齊，選擇TPU時最好經過詳細的評估論證，否則不能得到性價比最優的結果。

特性：具有極佳穩定性和易脫模的擠塑品級。分類：注塑、擠出、吹塑。

用途：工程製品、汽車工程部件；消防水龍帶、軟硬複合製品；變速桿球柄、滾軸、連軸器、索環和密封件；電纜套塑、織物塗覆，傳動帶、軟管、電纜接頭、軟管接頭、礦山篩網、薄膜和擠出型材；齒輪、護目鏡框、緩衝器、運動鞋底和腳輪，吊裙肩帶、錶帶等。

TPU中文名稱：熱可塑性聚氨酯。熱可塑性TPU 彈性體，

TPU塑膠原料

是由含NCO官能基之MDI 與含OH 官能基之POLYOL、1.4BG，經押出混煉而製成，由於彈性好、物性佳、各種機械強度均優，因此，廣用於射出、押出、壓延及溶解成溶液型樹脂等加工方式，為塑膠加工業者經常使用的塑膠材料，其製成產品涵蓋了工業應用和民生必需品的範圍。

熱塑性PU彈性體的用量正持續地增加中，為塑膠加工業者開創低成本、高附加價值的產業新契機。

因其優越的性能和環保概念日益受到人們的歡迎。TPU均能成為PVC之替代品。但TPU所擁有的優點，PVC則望塵莫及。TPU不僅擁有卓越的高張力、高拉力、強韌和耐老化的特性，而且是種成熟的環保材料。

特性

1、耐磨性能

當材料在使用過程中經常受摩擦、刮磨、研挫等機械作用，會引起其表面逐步磨損，因此材料的選擇磨耗性顯得非常重要。TPU塑膠原料耐磨性能優異，較天然橡膠耐磨五倍以上，是耐磨製品首選的材料之一。

2、拉伸性能

拉伸強度高達70MPa ,斷裂伸長率可高達1000%。

3、撕裂性能

彈性體在應用時由於產生裂口擴大而使之破壞稱為撕裂，撕裂強度就是材料抵抗撕裂作用的能力；一般而言TPU具有較高的抗撕裂能力，撕裂強度與一些常用的橡塑膠比較是非常優異的。

4、屈折性能

很多塑膠材料在重複的周期性應力作用下容易產生斷裂，TPU製品在不同環境下都可以保持極佳的耐屈折特性，為高分子材料中最佳選擇之一。

5、耐水解性能

TPU在渾濁下耐水性能是良好的，1～2年內不會發生明顯水解，尤其以聚醚系列更佳。聚酯系列在50℃的水中浸泡半年或70℃浸泡3周或100℃浸泡3～4天，會完全分解，這是TPU適合作為環保材料的原因之一，需經常性與水接觸之產品，則建議使用聚醚系列。

6、抗高溫與抗氧化性能

一般的塑膠原料長期在70℃以上的環境下容易氧化,TPU抗氧化能力良好；一般而言TPU耐溫性可達120℃。

7、耐油與耐藥品性能

TPU為一種強極性的高分子材料，和非極性礦物油的親和性很小，在燃料油(如煤油、汽油)和機械油(如液壓油、機油、潤滑油等)中幾乎不受侵蝕；其中，TPU產品中又以聚酯系列的產品耐油性較佳;TPU薄膜及片材對於油脂的體積變化很小，抗張強度甚至比原初始值更高；需要注意的是在礦物油中若含有少量的水分時，會對薄膜物性產生不同程度的負面影響。

8、低溫性能

TPU有非常好的耐低溫性能，通常能達到-50℃，可取代一般PVC因低溫脆化而無法應用的各個領域，特別適合用在寒帶相關的種類製品。

9、氣密性

TPU非常容易利用高周波或是熱壓來熔接，因此廣泛應用在充氣製品上。氣體系數是指在一定溫度和壓力下，氣體透過試樣規定面積的速率，同一材料對不同氣體的透過率有時差異很大。一般來說，聚酯系列製品氣密性比聚醚系列更好。

10、生物醫學性能

TPU具有極佳的生物相容性、無毒、無過敏反應性、無局部刺激性、無致熱源性，因此廣泛應用在醫療、衛生等相關產品以及運動、保護器材上。

TPU塑膠原料應用範圍

TPU已被廣泛應用於：鞋材、成衣、充氣玩具、水上及水下之運動器材、醫療器材、健身器材、汽車椅座材料、雨傘、皮箱、皮包等。

TPU薄膜在運動鞋上應用極廣泛：鞋底及鞋面上的商標裝飾、氣囊、氣墊、油包等。而今，TPU薄膜在運動鞋上應用又有兩種趨勢：

一是由耐克運動鞋所颳起的流行風，即是將TPU薄膜先網版印刷上色，再以高周波成形並粘合在鞋面上做裝飾，以取得特殊的裝飾效果。

二是利用防水透濕的TPU薄膜與鞋材用布貼合使用，以達到防水透濕之效果

TPU塑膠原料概述與定義：工程塑料的定義就是可以代替金屬製品的塑膠原料，它的耐溫至少到達100度，最高可以達到1000度，它本色重量很輕，有良好的剛性，通過改性可以達到很多種物理特性，一般的塑膠原料的來源都是以石油而提煉出來的化學品。是經過聚合反應得到的高分子樹脂。加強工程塑料防火的添加劑有：鹵素及非鹵素（磷酸脂）防火劑。化學性能增強：安定劑、抗氧化劑、表面處理改質劑。物理性能增強可添加：：玻璃纖維、碳纖維、礦物質等 …。

TPU塑膠原料與水口：原料就是直接從石油裡面提煉出來從來沒加工的料，水口是經過一次高溫成型的塑料，原料的化學性能穩定，物理性能良好，水口的物理性比原料要差的多，容易脆，比較易開裂，韌性遠比不上原料，它的成型次數越多它的料性就越脆。原料與水口的分辨：從顏色上來區分水口料比例大的產品易發黃髮黑。水口料做不出透明產品，做普通產品水口料的比率不能大於35%,要求低的產品水口料可以到達100%。其次水口料做大產品斷口位發黑。

TPU塑膠原料加工的簡介：澆注系統說明，澆注系統是指模具中從注機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。澆注系統在幾大系統中最為重要。設計澆注系統的基本原則﹕在滿足塑料產品質量的同時 ﹐還應有利於提高成型速度來縮短成型周期。有主流道、分流道、澆口及冷料井組成。從注射機噴嘴至模具模穴的熔融塑料路徑稱之為流道 ,其中 ,澆口套內塑料流道稱之為主流道 ,其餘部分稱為分流道。分流道末端通向模穴的節流孔稱之為澆口 ,在不通向模穴的分流道的末端設置冷料井。

TPU塑膠原料射出成型時注意：射出成型各種不良現象發生的原因其主要因素有以下五點，1塑膠原料本身的性質差異所致者，2成型條件如溫度，壓力，射速等設定不當所致者，3成型模具設計或製作有缺陷所致者，4成型品形狀、厚度等設計不良所致者，5射出成型機選用不當，能力不足所致者，其實射出成型不良的原因並不簡單，通常是由上述因素多項交錯而引起，對於不良原因的判定有賴作業人員的經驗與技術 .模穴充填過程。建議加工時可以先諮詢相關的專業人員，以減少損失成本。

2015年我國TPU薄膜消費量約佔TPU產品總消費量的20%，TPU薄膜平均銷售價格約4萬元/噸。按照2013年我國TPU產品消費量23萬噸計算，TPU薄膜消費量約為4.6萬噸，市場消費額約18.4億元。預計，2013-2017年 TPU市場規模年均增長速度為11.2%，2017年達到28.1億元。