热塑性聚氨酯弹性体（TPU）入门知识

热塑性聚氨酯弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶，简称TPU，是一种（AB）_n型嵌段线性聚合物，A为高相对分子质量（1000～6000）的聚酯或聚醚，B为含2～12直链碳原子的二醇，AB链段间的化学结构是二异氰酸酯。热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随着温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能。

一、热塑性聚氨酯弹性体的结构

TPU的化学结构上没有或仅有很少化学交联，其分子基本上是线性的，但存在一定的物理交联。从分子结构上来看，其分子链一般由两部分组成，在常温下一部分处于高弹态，称为软段；另一部分处于玻璃态或结晶态，称为硬段。由软段和硬段交替构成，一般多元醇构成软段，而多异氰酸酯和扩链剂（小分子二元醇和二元胺）构成硬段。软链段决定了的弹性、低温屈挠性；硬链段则决定的硬度、弹性模量和热稳定性等性能。硬段通过分子间氢键获得强的物理交联结构，形成微相分离结构。

二、热塑性聚氨酯弹性体的性能

TPU具有高强度、高弹性、高耐磨性和高屈挠性等优良机械性能，又具有耐油、耐溶剂和耐一般化学品的性能。表3-4给出了TPU复合材料与其他橡胶复合材料性能比较。

表3-4 TPU复合材料与其他橡胶复合材料性能比较

由表3-4可知，TPU复合材料的各项性能均优于其他橡胶，特别在拉伸强度和耐磨性方面远高于其他橡胶。

① 耐磨性能：当材料在使用过程中经常受摩擦、刮磨等机械作用，会引起其表面逐步磨损，因此材料的选择磨耗性显得非常重要。TPU塑胶原料耐磨性能优异，较天然橡胶耐磨5倍以上，是耐磨制品首选的材料之一。

② 拉伸性能：拉伸强度高达70MPa，断裂伸长率可高达1000%。

③ 撕裂性能：弹性体在应用时由于产生裂口扩大而使之破坏称为撕裂，撕裂强度就是材料抵抗撕裂作用的能力；一般而言，TPU具有较高的抗撕裂能力，撕裂强度与一些常用的橡塑胶比较是非常优异的。(www.xing528.com)

④ 曲折性能：很多塑胶材料在重复的周期性应力作用下容易产生断裂，TPU制品在不同环境下都可以保持极佳的耐曲折特性，为高分子材料中最佳选择之一。

⑤ 抗高温与抗氧化性能：塑胶原料长期在70℃以上的环境下容易氧化，TPU抗氧化能力良好；而TPU耐温性可达120℃。

⑥ 低温性能：TPU有非常好的耐低温性能，通常能达到—50℃，可取代一般PVC因低温脆化而无法应用的各个领域，特别适合用在寒带相关的种类制品。

⑦ 生物医学性能：TPU具有极佳的生物相容性，无毒，无过敏反应性，无局部刺激性，无致热源性，因此广泛应用在医疗、卫生等相关产品以及运动、保护器材上。

三、热塑性聚氨酯弹性体在制鞋中的应用

TPU鞋材占到目前国内TPU市场份额的40%左右。TPU鞋材优点是：轻便、舒适，弹性好，品种变化多，加工方便，可回收。可用于运动鞋、登山鞋、滑雪鞋、高尔夫球鞋、野战鞋、溜冰鞋、鞋饰片、气垫、鞋底充气垫或充液垫，后跟底和鞋大底、透明鞋帮、标牌等。

TPU薄膜与多种面料复合，做成具有防水透气功能的鞋面面料，也可做成装饰面料。此种薄膜一般采用吹膜工艺制造。TPU薄膜与多种面料复合，也可做成具有高弹性、高强度、又有防水透湿功能的多种复合面料，广泛用作休闲服、防晒服、内衣、雨衣、风衣、T恤、运动服等面料。

拜耳公司研发出了一项独特的“绿色环保概念鞋”——使用各种环境友好型材料和技术，其中包括基于天然可再生原料制成的聚氨酯、无溶剂聚氨酯涂料和胶粘剂原料、聚碳酸酯共混物以及由天然可再生原料制成的热塑性聚氨酯（TPU）。