聚氨酯弹性体的注射成型优化

聚氨酯弹性体（TPU）有聚酯型和聚醚型两个品种。聚酯型聚氨酯弹性体比聚醚型聚氨酯弹性体具有更高的拉伸强度，更好的耐臭氧、耐氧、耐油以及耐溶剂性，但是聚醚型聚氨酯弹性体具有更好的低温性能、耐水解性以及耐微生物侵蚀性，这两种材料具有相似的加工条件。

1.TPU的工艺特性

TPU是一种具有优异抗冲击性的热塑性弹性体，它是由线性的软段、硬段组成的嵌段共聚物。硬段由于氢键与极性作用而聚集在一起，形成物理交联点。这些物理交联点在熔融温度下能熔融，流动。然而氨基甲酸酯在较高温度下易发生分解。由于TPU熔融温度接近甚至高于氨基甲酸酯的热分解温度，即在熔融阶段的热降解是不可避免的，且降解反应与所受剪切应力无关。这意味着大部分的降解反应发生在熔融阶段，所以在TPU进行熔融加工时，氨基甲酸酯热降解引起相对分子质量迅速下降，引发熔体粘度大幅度下降。而熔体粘度对剪切流动的方式不敏感，且分子链断裂不受剪切应力大小的影响。TPU熔体的流动对温度更加敏感。TPU具有吸水性，加工前必须干燥，使树脂含水量﹤0.05%（质量分数）。

2.TPU的注射成型

TPU可以使用各种热塑性塑料注射机来进行加工，加工的制品可从小到1g的精密零件到汽车所用的质量为10kg的大部件。螺杆可用气压装置或电动机驱动，但应具有足够高的转矩和旋转速度。加工温度取决于制品的硬度、设备的规格和加热区段的数量。对于不同硬度的TPU来说，一般选择如表6-7所示的温度。

表6-7 不同硬度TPU的加工温度(www.xing528.com)

由于TPU的熔体粘度较低，可以充满长的流道，所以只需其他热塑性材料注射压力的一半就可以充满模具。另一个优点是可用阶梯式压力进行加工。注射压力为30～100MPa，保压压力10～50MPa。模具温度在15～65℃之间就足够提供最佳的表面状况和物理性能。当工艺条件正确时，熔体的颜色稍微呈现出由灰白色向淡黄色的变化。如果熔体内含有气泡，那么很可能是材料中含有水分，提高熔体温度可有效地去除熔体内的水分。注射机停机时，要用聚乙烯或聚苯乙烯清洗机筒以防残余材料的降解。聚氨酯热塑性弹性体的加工条件见表6-8。

表6-8 聚氨酯热塑性弹性体的加工条件

TPU今后的发展方向应是在技术上改进耐热性并避免永久变形、发黄等现象。在应用方面，应是最大限度利用聚氨酯固有的优异特性，取代聚氯乙烯、橡胶、皮革、金属等材料，大幅度提高产品质量和使用效率。