热塑性聚氨酯弹性体tpu的应用分析1111

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1、热塑性聚氨酯弹性体的应用浅谈  热塑性聚氨酯弹性体(简称TPU),以其优异的性能和广泛的应用,已成为重要的聚氨酯材料之一。近年来约以10%速度逐年增长,2000年全球TPU总产量约为14万~15万t。我国2000年TPU产量估计为0.4万t左右。由于聚氨酯原料多元醇及异氰酸酯品种较多,不同相对分子质量及分子结构的软、硬段结合,所得的TPU的种类及性能各不相同。TPU兼有塑料加工工艺性能和橡胶的物理机械性能,其耐磨、耐油、耐低温、耐辐射性能尤为优良,使其应用广泛。我国由沈阳化工学院设计的年产1000t的TPU生产线在辽宁省

2、锦州天工实业公司已试车成功,并即将投入生产,产品性能经过测试已达国际水平。  山东烟台华大公司和天津尧舜聚氨酯制品有限公司从国外引进的TPU生产装置,目前按各自的销售渠道在正常运转。近年来,由于原料生产装置和设备的大量引进,更会促使我国TPU生产的发展。    1.TPU的合成    TPU合成方法可分为一步法及预聚法,由于反应条件不同,聚合物的性能出现较大的差异。其中最佳的方法是一步法用双螺杆挤出机生产TPU。对于一步法制得的TPU,基本上是属于一种嵌段线型聚合物,基本反应式为:  2nOCN-R-NCO+nHO-R'

3、-OH+nHO-R"-OH→∈CONH-R-NHCOO-R'-O-CONH-R-NHCOO-R"-On  采用双螺杆挤出机连续合成TPU,其工艺步骤是由原料准备、计量输送、混合反应、挤出造粒四个部分组成。该工艺具有原料配比计量精确、混合均匀、反应温度均一及物料在机内停留时间均匀等特点。但工艺流程中,对原料水分的控制、计量的精度、输送、温度分布以及切粒技术都不可忽视<1>。根据需要,通过配方的调整,可设计出具有合适性能指标的TPU产品。TPU的合成是一个系统工程,掌握好各项要素,就可以取得满意的效果。TPU合成工艺研究动向

4、,应着重在改善其物理机械性能及耐热性能。    2.TPU的应用开发    TPU由于性能优异,深受人们的青眯,它的应用几乎渗透到各个工业领域,如建筑、汽车制造、防震缓冲材料、铺装材料、制革等领域,而且还有很多潜在领域有待开拓。  2.1.在纺织工业上的应用  TPU在纺织上的应用,主要是采用熔融法纺氨纶,国内也开展了这方面的工作<2~6>。目前,世界上氨纶生产大部分是以干法为主,美国杜邦公司的氨纶产量占世界氨纶产量的一半以上。采用干法纺丝生产的氨纶性能优良,但投资过高(年产500t的工厂约需投资2亿元人民币),投资回收

5、期长,生产成本也较高,并且存在污染环境问题,危害人体健康。而熔纺法生产氨纶具有投资较少、成本低、对环境无污染等优势,并可利用现有其它纤维的熔纺设备,并无需作大改动和更新设备就可生产中等品质的氨纶,具有较好的经济效益。我国在此领域的开发与研究均有报道,工业性氨纶试纺亦取得很好的效果。熔纺氨纶与干法氨纶性能差异正在缩小。熔纺法将成为氨纶的主要生产方法之一。  目前,熔纺氨纶的伸长率已达干法水平,其拉伸强度则明显高于干法氨纶,由于干法氨纶比熔纺氨纶有较好的微相分离程度和硬段区稳定性,决定了熔纺氨纶在弹性恢复率上存在差距。因此,

6、如果经化学交联处理后,纤维的回弹性可以得到明显的改善。熔纺氨纶工艺大致在一步法、二步法、封端法和直接法四个方面有报道<2,3,7>。  有人曾用熔纺一步法,优化配方,在未加任何添加剂的情况下,制得的氨纶纤维拉伸强度1.3cN/dtex,断裂伸长率729.1%。我国深圳新纶公司采用二步法制成的氨纶纤维拉伸强度1.6cN/dtex、断裂伸长率600%,300%定伸恢复率97%。尽管如此,我国对熔纺法氨纶的研究,还很不够系统和深入。随着对纺丝过程中,微相分离结构的形成机理、动力学及纺丝成型性能方面的深入研究,会进一步完善熔纺工

7、艺,从而制造出性能优异的氨纶,这对于我国熔纺氨纶工业的发展将起到很大的促进作用。  氨纶新品种开发领域着重在原丝新品种上,例如在耐氯、耐水解、耐热、耐潮、耐霉菌以及阻燃方面。在加工方面,氨纶可与尼龙等纤维进行包复或包缠,其染色性、机械强度及耐磨性均优良。用氨纶作芯丝,外面用蚕丝进行螺旋式包缠,可以提高真丝产品档次,增加我国丝绸产品在国际市场上的竞争力。采用纯棉纱和氨纶加工成包芯纱,经过整染加工后,布面经向具有弹性,所开发的高弹牛仔布及灯芯绒也深受消费者喜爱。  2.2.汽车保险杠    表1TPU和PP-EPDM材质的保

8、险杠性能比较材质TPUPP-EPDM拉伸强度/MPa55~6018~28变曲模量/MPa3000~3100600Izod冲击强度/J.m-11000~1200600热变形温度/℃90~9585密度/g.cm-30.90~0.920.91~0.92      注:TPU保险杠由沈阳化工学院开发制造;PP-EPDM保险杠

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